برش های فیبر نوری معیوب یا کلیو ناقص

برش های فیبر نوری معیوب یا کلیو ناقص، از آنجایی که کلیو فیبر نوری فرآیندی بسیار حساس، خشن، پرسرعت و مکانیکی است و در نتیجه کنترل آن دشوار است، حتی بهترین کلیور های تجاری نیز به صورت دوره‌ای برش های معیوب ایجاد می نمایند. برخی از انواع رایج عیوب کلیورها در شکل A نشان داده شده است. در قسمتی از لبه (شکل A.a) یک برآدمدگی شیشه ای بیرون زده در حاشیه نوک تار فیبر قابل مشاهده می باشد. برآمدگی ها زمانی که بیش از چند میکرون طول داشته باشند می توانند یک مشکل جدی باشند که جهت ایجاد برش ثانویه در تار فیبر در نظر گرفته می شوند و بایستی فرایند تکرار گردد. به طور معمول یک فیبر زمانی که برآمدگی را نشان می‌دهد که در تصویر بزرگ‌نمایی شده یک اسپلایسر همجوشی نیز قابل مشاهده است، باید دوباره کلیو شود.

فهرست مطالب:

1. کلیو فیبر نوری
   1. برآمدگی
   2. فرورفتگی
   3. زوایه دار بودن برش
   4. اهمیت کیفیت Cleave

برش های فیبر نوری معیوب یا کلیو ناقص

برش بعدی درشکل A.b دارای یک بخش شیشه ای فرورفته در حاشیه نوک فیبر شکافته شده می باشد. فرورفتگی های کوچک در نوک تار فیبر نوری اغلب هیچ مشکلی ندارند. فرورفتگی های بزرگ‌تر نشان‌دهنده کمبود موادی هستند که باعث ایجاد کشش سطحی جهت برش شیشه مذاب در نوک فیبر می‌شود و بنابراین هندسه اتصال را مخدوش می نماید. نوک تار های بریده شده که فرورفتگی را در تصویر بزرگنمایی شده یک اسپلایسر فیوژن نمایان می نمایند بایستی تکرار کلیو شوند. کابل های فیبر نوری بی کیفیت اغلب مشکلات گسترده کلیو یا برش را همراه دارند و به آسانی در شرایطی مانند تکان بسیار اندک می شکنند،‌در مقابل هستند فیبر های با کیفیتی مانند فیبر های تولید شرکت CORNING که حتی در زلزله های پر قدرت تاب می آورند.

هر گونه پیچش فیبر در طول فرایند کلیو منجر به ایجاد یک زاویه غیر متعارف می شود (شکل A.c). کلیو زاویه دار به این دلیل ایجاد می گردد که یک برش در جهتی عمود بر تنش کششی اصلی محلی منتشر می شود. پیچ خوردگی تار فیبر همچنین باعث می شود که تنش های اصلی فیبر نسبت به محور فیبر زاویه دار شود. وجه های انتهایی زاویه دار سرنخی از این موضوع است که ابزار کلیور فیبر نوری به طور ناخواسته پیچشی را روی فیبر اعمال می نماید. اغلب نگهدارنده ها یا گیره های فیبر در کلیور علت این مشکل می باشند. همچنین کشش برش بسیار کم می تواند منجر به کلیو زاویه دار شود چراکه حتی مقادیر کمی پیچش می تواند به طور قابل توجهی جهت تنش های اصلی را تغییر دهد. سطوح انتهایی فیبر بدون زاویه جهت از بین بردن بازتاب برگشتی در وجه های انتهایی فیبر نوری مفید می باشند. اتصالات فیوژن چنان بازتاب کمی (معمولاً کمتر از 60 دسی بل) از خود نشان می دهند به طوری که شکاف های زاویه دار غیر ضروری هستند.

تصویری از سه مشکل رایج شکاف (a) برآمدگی (b) فرورفتگی (c) زاویه دار بودن وجه انتهایی فیبر نوری

اکثر تجهیزات تجاری فیوژن اسپلایسر های فیبر نوری شامل روال‌های پردازش تصویر هستند که می‌توانند زاویه وجه انتهایی نوک فیبر را در دو محور متعامد اندازه‌گیری نمایند و چنانچه زاویه‌ها از آستانه از پیش تعیین شده فراتر رفته باشد، اتصال را متوقف می نمایند. اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر زاویه وجه انتهای فیبر و توپوگرافی سطح انتهایی فیبر را می‌توان با تداخل سنج انجام داد. چک کننده های کلیو تداخل سنجی دستی قابل حمل و راحت به صورت تجاری در دسترس هستند و می توان از آنها برای اندازه گیری قسمت دور ریخته شده فیبر شکافته شده استفاده نمود، بنابراین از هر گونه آلودگی نوک تار فیبر شکافته شده بایستی ممانعت نمود. شکل B برخی از تداخل نگاشتهای نمایشی نوک فیبر شکافته شده را نشان می دهد. هنگامی که اتصالات همجوشی یا فیوژن با کمترین افت مورد نیاز است، نوک تار های کلیو شده را می توان با یک بررسی کننده شکاف تداخل سنج غربال نمود. اگرچه بیشتر اپراتور های دستگاه های فیوژن پنداشت اجرای کلیو بی عیب و نقص را دارند اما این پنداشت ها بدون اندازه گیری قابل تضمین نمی باشند و به جهت برخورداری از اتصال فیوژن بی عیب و نقص بایستی اپراتور دوره دیده و متخصص باشد و تجهیزات لازم همراه گروه فنی باشد.

هنگامی که بخش قابل توجهی از سطح مقطع تار فیبر نوری از نواحی شیشه ای با خواص مکانیکی بسیار متفاوت تشکیل شده باشد، دستیابی به یک وجه انتهایی بدون نقص می تواند بسیار دشوار باشد. این یک مشکل رایج در تارهای نوری سینگل مد PM معمول است، چراکه آنها معمولاً شامل مناطق وسیعی از شیشه با خواص مکانیکی بسیار متفاوت و همچنین تنش‌های باقی مانده قابل توجهی ناشی از تولید هستند. سرعت صوت در مناطق مختلف متفاوت است، بنابراین کلیو به طور یکنواخت در سطح انتهایی فیبر منتشر نمی شود.

اهمیت کیفیت Cleave

تاثیر کیفیت برش یا کلیو “Cleave” فیبر نوری بر کیفیت اتصال فیوژن حاصل را نباید دست کم گرفت. نقص در کلیو تار فیبر یکی از شایع ترین علل تغییر شکل هندسی در اتصال فیوژن حاصل است که به ویژه در فیبر تک حالته فرایند ها را دشوار می نماید. بسیاری از تغییرات در افت اتصال مشاهده شده بین فیوژن های مختلف ساخته شده با استفاده از پارامترهای اتصال یکسان به دلیل تنوع در کیفیت کلیو می باشد.
روش های مختلفی وجود دارد که در آن یک برش ضعیف می تواند کیفیت اتصال حاصل را کاهش دهد. می‌تواند عملکرد روتین‌های پردازش تصویر را که تراز فیبر را انجام می‌دهند، به خطر بیاندازد. ترک‌های سطح انتهایی فیبر (شکل B) می‌تواند منجر به ایجاد حباب در محل اتصال فیوژن شود که معمولاً نیاز به بازسازی مجدد اتصال دارد.

علاوه بر این، چنانچه وجه انتهایی نوک‌های تار فیبر مخالف نسبت به یکدیگر زاویه داشته باشند، معمولاً وقتی تارها در حین فشار حرارتی به هم نزدیک می‌شوند، کمبود ماده شیشه‌ای وجود خواهد داشت. این کمبود مواد به طور معمول باعث برش شیشه مذاب می شود که منجر به تغییر شکل قابل توجه هسته فیبر می گردد(شکل C). یکی از راه‌های کاهش اثرات زیان بار زوایای برش بیش از حد هنگام اتصال فیبر استاندارد تک حالته (SMF) استفاده از زمان‌های گرمایش نسبتا طولانی است که کشش سطحی را برای به حداقل رساندن تغییر شکل هسته تشویق می نماید. با این حال، این استراتژی بر روی تار های فیبر نوری تخصصی مانند فیبر دوپ شده با اربیوم (EDF) یا فیبر جبران کننده پراکندگی (DCF) کمتر موثر است.

تعیین حد آستانه کیفیت کلیو برای یک اتصال فیوژن معین به تارهای فیبر، طرح سیستم فیبر، تجهیزات و ابزار های فیوژن و الزامات افت بستگی دارد. برای فیبر استاندارد تک حالته یا سینگل مد، الزامات کیفیت برش معمولی زوایای صورت انتهایی کمتر از 1 درجه با حداقل برآمدگی و فرورفتگی لبه ها و تراشه ها است. از آنجایی که جدا نمودن روکش رنگی Coating تار فیبر نوری چالش برانگیزتر است، حداکثر زاویه شکاف اغلب در مرتبه 3 یا 4 درجه تعیین می شود. اتصالات فیوژن با افت ناچیز و با کیفیت بالا فیبر تک حالته، به ویژه فیبری که دارای قطر میدان حالت کوچک (MFD) است، عموماً به مشخصات دقیق تری مانند 0.5 درجه نیاز دارد. با این حال، چنانچه الزامات برش خیلی سختگیرانه باشد، بازده برش بسیار کم خواهد بود و یک اتصال جداگانه به زمان زیادی جهت ساخت نیاز دارد.

شکل C تصویری از تأثیر کیفیت کلیو بر یک اتصال فیوژن فیبر نوری که دو نوک تار فیبر (a) قبل از اتصال در طول تراز و (b) بعد از اتصال فیوژن را نشان می‌دهد. زاویه شکاف نوک تار فیبر سمت راست حدود 5 درجه بوده است. تغییر شکل هندسی هسته مشهود در شکل باعث افتی حدود 0.25 دسی بل در طول موج 1550 نانومتر می گردد.

راهنما دستگاه فیوژن فیبر نوری

فیوژن فیبر نوری