Máy hàn cáp sợi quang là một thiết bị giúp bạn hàn nối 2 sợi cáp quang với nhau. Để có một mối hàn chất lượng cao, các đầu sợi quang cần được vệ sinh và cắt chính xác cho ánh sáng truyền qua mối nối sợi một cách thông suốt, thay vì bị phân tán hoặc phản xạ ngược lại bởi mối nối.
Contents
Nguyên lý hoạt động của máy hàn cáp quang
Nguyên lý của nối cáp sợi quang khi hàn nối bằng máy hàn cáp quang là hai đầu sợi trần (đã loại bỏ lớp phủ) được hợp nhất với nhau dưới tác động của nhiệt hồ quang. Chính xác hơn, ban đầu các đầu sợi được tiếp xúc gần nhau, có một khe hở nhỏ ở giữa. Sau khi nung nóng chúng một thời gian ngắn để các bề mặt tan chảy, chúng được đẩy lại với nhau sao cho các đầu dính lại với nhau.
Việc đốt nóng thường được thực hiện bằng cách phóng điện ở điện áp cao. Sức căng bề mặt giúp đạt được sự liên kết tốt nếu lõi sợi nằm trên trục sợi. Cũng có thể căn chỉnh chính xác các sợi trước khi nối sao cho các lõi (ngay cả khi chúng hơi lệch tâm) khớp với nhau. Hiện nay, công nghệ căn chỉnh Lõi-Lõi và căn chỉnh Vỏ-Vỏ được dùng phổ biến, tùy vào yêu cầu về chất lượng mối hàn cho truyền dẫn cáp quang đường trục, xDWM hay là mạng FTTx/PON, LAN, CCTV.
Hàn sợi cáp quang đa mốt (Multimode) và đơn mốt (Singlemode)
Việc nối các sợi đa mode là không quan trọng. Ở đây, tổn thất chuyển tiếp đáng kể chỉ xảy ra khi các tham số sợi không được kết hợp tốt, ví dụ: nếu các vùng lõi khá khác nhau.
Đối với sợi đơn mode, quy trình này quan trọng hơn. Các điều kiện lý tưởng cho các mối nối có tổn hao thấp đáng tin cậy là:
- Các thông số của máy hàn cáp quang được tối ưu hóa tốt cho loại sợi nhất định (vật liệu và đường kính).
- Các đầu sợi được chuẩn bị kỹ lưỡng, với các đường cắt vuông góc chính xác, không có bề mặt bất thường và không có bụi. Thông thường, việc cắt sợi được thực hiện cẩn thận (được thực hiện bằng một số thiết bị cắt sợi) là đủ tốt mang lại chất lượng bề mặt và độ chính xác góc cao nhất.
- Các lõi sợi nằm chính xác trên trục sợi và căn chỉnh chính xác.
- Không có tác động bất lợi nào trong thời gian đầu sợi còn nóng.
Các mối nối cáp quang có tổn thất chuyển tiếp rất thấp khoảng 0,02 dB là lý tưởng và gần như không có ánh sáng nào bị phản xạ tại mối nối.
Vị trí mối nối khi đó khó có thể được nhìn thấy bằng mắt thường. Tuy nhiên, độ bền cơ học của mối nối và vỏ bọc xung quanh nó có thể kém hơn nhiều so với sợi trần thông thường vè dễ gặp một số hư hỏng trong quá trình xử lý. Do vậy sau khi hoàn thành hàn nối, người ta thường sử dụng bộ bảo vệ co nhiệt để có được độ bền cơ học đủ cao.
Tính năng quan trọng của thiết bị hàn cáp sợi quang
Một thiết bị hàn cáp sợi quang phù hợp cho mối nối hàn nóng chảy chất lượng cao thường sẽ có các tính năng sau:
- Kẹp sợi được thiết kế cẩn thận cho phép cố định chính xác các đầu sợi. Ít nhất một kẹp được điều chỉnh chính xác bằng vít cỡ micromet.
- Thấu kính có độ phóng đại cao cho phép kiểm tra chất lượng và sự liên kết của các đầu sợi. Thông thường, có một phím chức năng để chuyển đổi giữa hai hướng xem trực giao. Các lõi sợi cũng thường có thể được nhìn thấy.
- Căn chỉnh tự động dựa trên hình ảnh camera và/hoặc theo dõi thông lượng công suất quang.
- Có thể đo chất lượng của mối nối tạo thành và hiển thị kết quả trên màn hình LCD.
- Máy hàn cáp quang công nghệ căn chỉnh Vỏ-Vỏ cho chất lượng mối hàn trung bình, trong khi công nghệ căn chỉnh Lõi-Lõi cung cấp độ chính xác cao hơn để nối các sợi quang mạng trục, cáp quang để ghép kênh xDWM.
Đo kiểm tra suy hao cáp sợi quang sau khi hàn nối
Thử nghiệm đầu tiên của mối nối là kiểm tra bằng kính hiển vi của thiết bị nối. Thông thường, người ta khó có thể nhìn thấy mối nối. Tuy nhiên, có thể có một số vấn đề xảy ra trong quá trình ghép nối và phóng hồ quang, ví dụ: do sự lệch của lõi sợi quang.
Khi ánh sáng nhìn thấy được chiếu vào sợi quang, nhiều ánh sáng lạc có thể dẫn đến mối nối bị lỗi, do đó rất dễ nhận ra, mặc dù điều đó không mang lại thước đo định lượng về chất lượng mối nối. Việc đo chính xác suy hao mối nối là hữu ích trong các mối hàn yêu cầu chất lượng cao.
Điều này có thể thực hiện bằng 2 phương pháp:
- Đo kiểm tra suy hao quang đơn giản bằng bộ máy đo thu phát công suất quang: bắt đầu với một thiết bị phát công suất quang chuẩn truyền một lượng năng lượng quang đã biết chính xác vào sợi quang và tiếp tục bằng việc dùng máy đo công suất quang để đo công suất đầu ra với độ chính xác cao.
- Đo kiểm tra suy hao bằng máy đo OTDR: Phép đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR) thường được sử dụng để kiểm tra cáp quang bao gồm cả các mối nối. Ít nhất những lỗi nghiêm trọng cũng có thể dễ dàng được nhận ra và định vị bằng kỹ thuật đó.
Ưu điểm và nhược điểm của máy hàn cáp quang
So với các kỹ thuật khác để tạo mối nối sợi, hàn nối cáp quang bằng máy hàn hồ quang có một số ưu điểm đáng kể:
- Suy hao tổn thất chuyển tiếp thấp hơn và phản xạ ít hơn.
- Kết quả điểm hàn nối rất ổn định, tức là không cần duy trì sự liên kết và không có bụi nào có thể ảnh hưởng đến khớp nối.
- Không yêu cầu thêm vật liệu hoặc phụ kiện, ngoại trừ việc bảo vệ sợi bằng ống co nhiệt sau khi nối.
Một số nhược điểm của việc ghép nối cáp quang bằng hồ quang là:
- Một thiết bị hàn cáp quang khá đắt tiền
- Việc sử dụng máy hàn quang đòi hỏi phải được đào tạo đầy đủ.
- Lỡ không may mối hàn bị hỏng, các kết nối này không dễ dàng để loại bỏ. Về cơ bản, cần phải làm lại từ đầu một chu trình hàn cáp sợi quang với một lớp phân cắt mới.