حباب و حفره‌ های هوا در اتصال فیوژن

حباب و حفره‌ های هوا در اتصال فیوژن، به دلایل مختلف، حفره‌ های هوا، حباب ها و خطوط هوایی ممکن است در طی یک اتصال فیوژن ایجاد گردند. آلودگی های روی نوک تارهای فیبر می توانند در محل اتصال فیوژن وجود داشته باشند و گازهایی را آزاد نمایند که یک حباب را تشکیل می دهد (شکل A.4). نقص در فرآیند تولید تار فیبر نوری می تواند منجر به ایجاد خطوط هوایی روی تار فیبر شود. برخی از تارهای نوری، به ویژه تارهای فیبر نوری ریزساختاری، به طور عمد با منافذ هوایی در تمام طول آنها تولید می شوند.

فهرست مطالب:

1. حباب و حفره‌ها در اتصال فیوژن
   1. حباب ها
   2. پراکندگی دوپانت

حباب و حفره‌ های هوا در اتصال فیوژن

‌B.1 خطای حباب ناشی از نقص کلیور در سطح فیوژن فیبر

حباب ها

یک حباب معمولاً توسط گازهای فرار ساطع شده توسط آلاینده ها در هنگام گرم شدن آنها تا دمای اتصال همجوشی (فیوژن) ایجاد می شود. یک محیط اتصال تمیز شامل منبع حرارتی تمیز (الکترود های تمیز) و استفاده صحیح از تمیز کاری های نوک فیبر پیش‌ از فیوژن می‌تواند به کاهش بروز حباب کمک نماید. حباب‌ها به طور معمول استحکام نهایی یک اتصال همجوشی را کاهش نمی‌دهند، چراکه نیروی کشش سطحی تضمین می نماید که با دیواره‌های صاف به عنوان متمرکزکننده تنش یا شکاف محل همجوشی عمل نمی‌کنند. با این حال، حباب ها معمولاً باعث افت قابل توجهی در اتصال فیوژن می شوند، مگر اینکه در نزدیکی سطح بیرونی روکش کلد، دور از سیگنال نوری هدایت شونده رخ دهند. حباب ها تقریباً همواره فرانید های تخمین افت را مختل می نمایند.

گاهی اوقات یک شکاف ناقص بین نوک تار های فیبر نوری در اتصال فیوژن ممکن است با یک حباب اشتباه گرفته شود (شکل A.5). کشش سطحی شکافی که بین دو نوک تارهای فیبر نوری در حین اتصال ایجاد می‌شود، را پشتیبانی می نماید، با این حال چنانچه دمای اتصال بسیار پایین باشد و یا اگر مدت زمان اتصال بسیار کوتاه باشد، ممکن است این فرآیند تکمیل نشود. هنگامی که اتصال با بزرگنمایی بالا مشاهده می شود، تغییر شکل های حاصل در روکش فیبر در محل اتصال می تواند باعث شکستگی نور شود تا ظاهر یک حباب یا یک خط عمودی را در محل دقیق اتصال ایجاد نماید. گاهی اوقات یک شکاف می تواند نشان دهنده کاهش استحکام و قابلیت اطمینان یا افزایش انعکاس باشد. شکاف یک عارضه جانبی رایج در فیوژن در دمای پایین است.

 شکل A.1 توضیحات a) فیبر بلافاصله فرم اتصال را حفظ می نماید. (b) فیبر پس از چند ثانیه بیشتر حرارت دیدن در دمای بالا. با اثر فشاری کشش سطحی و ظاهر محو شده هسته ناشی از انتشار ناخالصی قابل توجه روبرو می شود. (c) نوک های تارهای فیبر نوری به طور کامل جدا شده و با کشش سطحی به سمت بالا جمع شده اند

A.2 اتصال فیوژن بین دو تار سینگل مد با قطر غیر مشابه، قطر فیبر برای فیبر نوری چپ و راست به ترتیب 100 میکرومتر و 125 میکرومتر است. قطر هسته در هر دو فیبر حدود 8 میکرومتر است.

A.3 تصویری از نوک فیبر هسته منبسط ساخته شده از طریق اتصال فیبر با قطر غیر مشابه.

a)تار فیبر نوری پیش از اتصال فیوژن. (b) تار فیبر بلافاصله پس از فیوژن. فیبر سمت چپ انبساط هسته را از تغییر شکل ناشی از کشش سطحی نشان می دهد. (c) هنگامی که فیبر سمت راست جدا می شود، نوک تار فیبر هسته منبسط شده ایجاد می شود.

همانطور که پیشتر بحث شد، کشش سطحی باعث انقباض منافذ یک فیبر نرم شده می‌شود، با این حال با ویسکوزیته شیشه و احتمال وجود گازهای گرفتار شده در منافذ مغایرت می نماید. تحلیلی از فروپاشی ناشی از کشش سطحی یک فضای خالی کروی یا استوانه‌ای در یک محیط ویسکوز بی‌نهایت برای اولین بار در زمینه پخت پودر فلز انجام شد.

A.4 تصویر حباب در محل اتصال فیوژن (همجوشی فیبر نوری) بین دو فیبر معمولی سینگل مُد SMF. حباب هایی مانند این باعث افت اتصال بسیار بالایی می شوند، اگرچه اغلب به طور قابل توجهی استحکام کششی اتصال را کاهش نمی دهند. این حباب ناشی از کثیفی روی کلد نوک تار فیبر است. قرارگیری مناسب تار و تمیز کردن با دقت بالا پیش از فیوژن به طور قابل توجهی از بروز چنین حباب هایی می کاهد.

A.5 فیوژن با نقص شکاف در محل اتصال. خط عمودی ناشی از شکست نور در سطح اتصال فیوژن می باشد

به طرز عجیبی، سرعت فروپاشی سطح یک فضای خالی، V_collapse، وابسته به کشش سطحی، مستقل از اندازه آن است و چه حباب کروی باشد و یا یک سوراخ استوانه ای، یکسان است.

A.6 کشش سطحی

که در آن 𝔯 کشش سطحی و η ویسکوزیته است. گازهای گرفتار شده در برابر این فروپاشی سطحی مقاومت کرده و سرعت فروپاشی را کاهش می دهند. در واقع، گازهای به دام افتاده به طور معمول هنگام حرارت دیدن تا دمای جوش همجوشی (فیوژن) عامل انبساط حباب ها و در نهایت پاره شدن آنها می شوند. پارگی حباب می تواند تأثیر مخربی بر اتصال فیوژن فیبر داشته باشد چراکه می تواند باعث تغییر شکل اساسی هسته شود.

پراکندگی دوپانت “Dopant Diffusion”

در یک فیبر نوری، هر دو خواص نوری، شامل ضریب شکست و خواص مکانیکی، مانند سرعت صوت و یا نقطه نرم شدن، به جمع شدگی دوپانت محل وابسته می باشد. هنگامی که یک فیبر نوری تا دماهای بالا حرارت می بیند، مانند دمایی که در طول اتصال فیوژن با آن مواجه می شویم، مواد ناخالص موجود در فیبر می توانند از طریق ماده پایه شیشه پخش شوند، بنابراین خواص نوری و مکانیکی فیبر را تغییر می دهند. گرادیان های محل گرم شده در غلظت ناخالص نیروی محرک پراکندگی دوپانت (نشت نور و یا پراکندگی ناخالصی) را ایجاد می نمایند.

پراکندگی دوپانت منحصر به فرآیند اتصال فیوژن نیست. همچنین در طول فرآیند تولید کابل وکشش تار فیبر و حتی تا حدی در طول ساخت پریفرم رخ می دهد. با این حال، دماهای بالایی که در طول اتصال فیوژن همراه با ابعاد کوچک و در نتیجه شیب غلظت زیاد موجود در فیبر با آن مواجه می‌شوند، می‌توانند باعث انتشار ناخالصی قابل‌توجهی شوند که می‌تواند مفید یا مضر باشد. تحقیقات مختلف نشان داده‌اند که می‌توان از پراکندگی ناخالصی برای کاهش افت اتصال فیبر نوری بین فیبرهای غیرمشابه استفاده نمود. استفاده از پراکندگی ناخالصی به عنوان یک استراتژی اتصال ویژه کاربردی می باشد.

راهنما دستگاه فیوژن فیبر نوری

فیوژن فیبر نوری