کانکتور های صنعت فیبر نوری پلاستیکی POF

کانکتور های صنعت فیبر نوری پلاستیکی POF، اجزای مورد نیاز در یک سیستم انتقال شامل کانکتورهای نوری جهت اتصال کابل ها یا فیبرها می باشد. یکی از بزرگترین مزایای فیبرهای نوری پلیمری در مقایسه با سایر انواع کابل ها، پتانسیل اتصال با کانکتور های بسیار ساده است.
قطر هسته فیبر های نوری مخابراتی از جنس شیشه بین 10 میکرومتر تا 200 میکرومتر می باشد. سربندی کانکتور فیبر نوری شیشه ای مستلزم رعایت دقتی فراتر از انتظار است که توسط فلز، سرامیک و یا پلاستیک با درجه بالا ارائه می شود. علاوه بر این، فیبر نوری پلیمری یا پلاستیکی را نمی توان به سادگی برش داد. سطح انتهایی آن بایستی با دقت با برش با یک تیغه الماس کلیو یا قطع گردد و بعد از برش صیقل داده شود.
مزایای بیشتر فیبر نوری پلاستیکی POF ناشی از ساختار ماده در آن است. سطح فرول های پلاستیکی را می توان هم با برش و هم با پرداخت صیقل و صاف نمود. علاوه بر این، صیقل دادن حرارتی سطح نیز برای PMMA امکان پذیر است.

کانکتور های صنعت فیبر نوری پلاستیکی POF

فهرست مطالب:

1. دلایل افت در کانکتورها
2. آماده سازی
   1. روش برش و پرداخت
   2. صفحه حرارتی
   3. برش با پرس
   4. برش فرز
3. سیستم های اتصال
   1. کانکتور های V-Pin
   2. SMA
   3. DNP
   4. F05 و F07
   5. SMI

در سال های اخیر، طیف گسترده ای از انواع کانکتور ها (اتصال دهنده ها) به طور خاص جهت کاربردهای مختلف توسعه یافته اند که در دسته های زیر قرار می گیرند:

دلایل افت در کانکتورهای فیبر نوری

بسته به ضرورت ها و الزامات پایداری مکانیکی، چندین نوع کانکتور در ساختارهای فلزی یا پلاستیکی قابل انتخاب می باشد. بیشتر کانکتور ها را هنوز می توان در نسخه های سیمپلکس یا داپلکس شناسایی نمود. در ادامه می خواهیم اصطلاح “افت اتصال” را تعریف نماییم. به بیان دقیق، یک کانکتور افت مشخصی ندارد، تنها اتصال تار فیبر به تار فیبر دیگر دارای افت مشخص و قابل تخمینی می باشد. افت نور ناشی از موارد زیر است:

شکل B . دلایل افت در کانکتورهای فیبر نوری

بنابراین می توانید بلافاصله معضل بزرگ سازندگان کانکتور های فیبر نوری را مشاهده فرمایید که اصلاً مسئول بخش مهمی از افت نیستند. در بیشتر موارد حتی نمی توانید مطمئن شوید که کانکتورها و کوپلرها همگی از یک تامین کننده هستند. با این حال، بزرگترین تناقض در مشخصات خود POF نهفته است. همانطور که در ادامه نشان داده خواهد شد، IEC محدوده وسیعی را برای پارامترهای فیبر نوری تایید کرده است، اما همچنان اصرار دارد که کانکتور های پلاگین را در محاسبه بودجه توان لحاظ نماید. به همین علت تلاش هایی جهت کاهش خصوصیات افت یک کانکتور با تغییرات در وجه انتهایی کانکتور انجام می شود که شامل دقت بالا در قرار گیری تار فیبر در کانکتور یا کوپلر و کیفیت عملیات پرداخت سطح انتهایی می باشد.

نکته دیگری که باید ذکر کنیم این است که تضعیف کانکتور در تمام فیبرهای چند حالته (مالتی مد MM) به توزیع حالت و در نتیجه به شرایط راه اندازی و طول فیبر اندازه گیری بستگی دارد. در این رابطه هیچ دستورالعمل مشخصی وجود ندارد.

 روش های آماده سازی کانکتور های POF

انتخاب آماده سازی سطح انتهایی کانکتور اهمیت زیادی دارد. روش های زیر مورد تایید استاندارد قرار گرفته اند:

نمودار زیر افت یک کانکتور را نشان می دهد که به یک سطح شمارش می شود. تاثیرات هندسی از طریق کوپلینگ بهینه حذف شده است.

افت در هر وجه انتهایی [dB] با توجه به روش پرداخت نهایی

شکل C: مقایسه تلفات اتصال دهنده برای رویه های مختلف بر اساس استاندارد

حد تئوری 0.17 دسی بل توسط بازتاب فرنل است. POF های برش ساده به طور تقریبی 0.7 دسی بل افت دارند. با استفاده از PPC و پولیش چند مرحله ای می توان به سطوح انتهایی تقریبا ایده آل دست یافت. برش میکروتوم در موارد ذکر شده تنها 0.07 دسی بل بالاتر از حد فرنل است. با این حال، این روش پرهزینه می باشد و فقط جهت اهداف اندازه گیری استفاده می شود.

نصب کانکتورهای فیبر نوری پلیمری POF با روش برش و پرداخت

مراحل جداگانه جهت مونتاژ کانکتور های فیبر نوری پلاستیکی POF با پرداخت در شکل D نشان داده شده است. پس از برش POF به اندازه، یک قطعه کوتاه از روکش جدا می شود. کانکتور بر روی فیبر فشار داده می شود و در موقعیت ثابت قرار می گیرد. با کانکتورهای V-pin، این کار را می توان به سادگی با بستن آن ها یا بستن یک حلقه فلزی روی آن ها انجام داد.

با انواع دیگر کانکتورها، نوعی گیره به کانکتور فشار داده می شود تا فیبر را در موقعیت خود ثابت نماید. روش دیگر، اگرچه برای POF بسیار پرهزینه است، چسباندن فیبر به کانکتور است. پس از بریدن هسته فیبر اضافی، به جز مقدار کمی باقیمانده، برش و پرداخت انجام می شود – در صورت لزوم در چند مرحله. کانکتور معمولا توسط یک مکان یاب مخصوص (ابزار چین دار) در جای خود نگه داشته می شود.

شکل C آماده سازی سطح با سنباده / پرداخت

مزایای این روش در تعداد بسیار محدود ابزار مورد نیاز نهفته است:

با مدت زمان مشخصی تمرین و تجربه می توانید یک پلاگ قابل استفاده در 30 ثانیه و یک پلاگ بسیار خوب در دو دقیقه تولید نمایید.

نصب کانکتور های POF با روش صفحه حرارتی

یکی دیگر از روش های استقرار کانکتور و پرداخت سطح با هموارسازی حرارتی هسته فیبر است. به جز یک شکاف کوچک در قسمت انتهایی، کانکتور دارای مجموعه مکانیکی یکدستی می باشد که در قسمت انهایی کانکتور با صفحه حرارتی فشرده می شود و شکل می گیرد. شکل D ترتیب مراحل را نشان می دهد.

شکل D آماده سازی سطح با استفاده از صفحه حرارتی

روش برش با پرس POF Press-Cut

بررسی ها نشان می دهد که با برش ساده یک PMMA POF چه اتفاقی می افتد. به طور خلاصه، شکستگی قبل از تیغه ایجاد می‌شود که می‌تواند به سرعت در مواد پخش شود و می‌تواند تا طرفین بیشتری ادامه یابد. نتیجه سطحی است که در بیشتر قسمت ها کاملاً تمیز بریده شده است، اما در یک سوم آخر شکستگی های نامنظمی را دارا می باشد. شکل E چنین سطح و نمایی دقیق لبه شکست را نشان می دهد.

در زیر میکروسکوپ فلورسانس می توانید ترک ها را به خوبی مشاهده نمایید. یک نتیجه نسبتاً شگفت‌انگیز آزمایش‌های فایستنر این واقعیت بود که هنگام پردازش سطح با صفحه داغ حرارتی، ترک‌ها ناپدید نمی‌شوند، بلکه عملاً در عمق چند میکرومتری ذوب می‌شوند. سطح مقطع چنین وجه انتهایی با نمای دقیق ریزترک های محصور در زیر سطح در شکل F نشان داده شده است.

شکل E  شکستگی نامنظم POF به دلیل فرآیند برش

شکل G فیبر POF برش خورده و حرارت دیده شده با شکاف ها در نور فلورسانس

بر اساس این نتایج، روش برش فشاری POF با POF-AC ایجاد شده که در آن فیبر هنگام برش به سمت راست و چپ تیغه فشرده می‌شود.

شکل H اصل روش PPC

بنابراین ترک ها و شکاف ها همیشه به طور یکنواخت در سطح جلویی پخش می شوند. در نهایت یک اتصال POF که برش یکنواخت خوبی در کل سطح مقطع خود دارد ایجاد می شود (اصول در شکل H آمده است).
برش با تنظیم آزمایشی PPC با برش معمولی در شکل I مقایسه شده است. در این بین دو تولید کننده این رویه را به محصولات تجاری تبدیل کرده اند. شکل L ابزار برش را از شرکت Rennsteig بر اساس این اصل نشان می دهد.

شکل I انتهای برش POF توسط تیغه معمولی و توسط PPC

شکل L انبر برش برای POF (Rennsteig)

روش آماده سازی POF توسط ماشین فرز Milling

یک روش بسیار سریع و قابل اعتماد جهت ایجاد کانکتورهای POF، فرایند Milling فرز با یک تیغه چرخش سریع یا ابزار برش دوار است. یک ابزار برش فولادی برای نیازهای متوسط، برای بالاترین نیازها در تکنیک های اندازه گیری و تولید قطعات کافی است، با این حال، الماس نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

با استفاده از این روش می توان روی خود تار فیبر و همچنین فیبری که قبلاً در یک کانکتور استقرار یافته است کار کرد. می توانید با راهنماها و توقف های محدود از فرز شدن خود کانکتور جلوگیری کنید. مزیت این روش تکرارپذیری بالا است. نمونه ای از چنین دستگاهی در شکل M نشان داده شده است.

شکل M

مروری بر سیستم های اتصال دهنده

تعدادی زیادی از سیستم های اتصال یا کانکتور های فیبرهای نوری پلیمری POF در ادامه مطلب ارائه شده است. بدیهی است که در صنایع مختلف ممکن است کانکتور های خاص با طراحی های ویژه ای تولید شده باشند که در این بیان ذکر نشده باشند، با این حال شما می توانید با بخش فنی MSP در خصوص سیستم های خاص موارد را درمیان گذارید، هر سیستم جهت برنامه ها و کاربردهای خاصی بهینه شده است. هیچ نوع کانکتور جهانی مانند کانکتور های فیبر نوری شیشه ای (فیبر نوری مخابراتی و شبکه) و یا کابل های مسی وجود ندارد.

کانکتور های V-Pin

یکی از سیستم های اتصال دهنده که به طور خاص برای فیبر های نوری پلاستیکی POF و PCS توسعه یافته است، کانکتور های V-pin از Hewlett-Packard (برای مدتی Agilent، اکنون Avago) می باشد. V مخفف کلمه versatile است. در بسیاری از تنظیمات آزمایشی و در برخی کاربردها با تعداد قطعات کم از سیستم مشتاقانه استفاده شده است.

در نظر گرفته شده بود که نسخه اصلی کانکتور فشرده شود. یک فرول پلاستیکی (در رنگ های مختلف) و یک کریمپ دایره ای چین دار فلزی نرم در ساختار وجود دارد که با انبردست مخصوص به هم فشار داده می شود. کوپلینگ داخلی نیز ارائه شده است. علاوه بر این، یک نسخه کانکتور داپلکس Duplex نیز ارائه گردیده است. امیتر و گیرنده نسخه های HFBR-0507 و HFBR-15X7/25X7 برای سرعت داده تا 155 مگابیت بر ثانیه جهت تمامی این سیستم های اینترفیس طراحی شده اند. کانکتورهای سیمپلکس و داپلکس، کوپلینگ درون خطی و یک جزء فعال در شکل‌ها نشان داده شده‌اند. شکل N و شکل O.

شکل N سیستم و کوپلینگ کانکتور V-pin-crimp در بالا کانکتور سیمپلکس چین دار با کوپلینگ پایین سمت چپ کانکتور داپلکس پایین سمت راست کانکتور با سیستم قفل شونده

پس از مدتی سیستم با یک نسخه بدون چین و چروک گسترش و توسعه یافت که شامل یک قسمت پلاستیکی بود که هنگام بسته شدن محکم در جای خود قفل می شود و فیبر را در موقعیت خود ثابت می نماید. اگر این دو قسمت به هم متصل باشند، به طور خودکار یک کانکتور داپلکس ایجاد می کنید (شکل P). فاصله فیبر به طور طبیعی دقیقاً مطابق با فاصله بین دو جزء HFBR متصل است.

شکل O سیستم کانکتور بدون چین خوردگی V-Pin

شکل P کانکتور V-Pin با قفل، کانکتور با یک جزء فعال

شرکت آمریکایی Fiberfin یک خانواده کلی از کانکتور های سازگار با فرول فلزی ارائه نموده است (شکل Q).

کانکتور های Fiberfin (ارائه شده در کنفرانس بین المللی POF 2004)

POF هنگام ثابت شدن در موقعیت خود از جلوی کانکتور بریده می شود و با فیکسچر پولیش بریده می شود.
یک کانکتور یکسان را می توان برای PCS 200-230 میکرومتر استفاده نمود که، با این حال، باید دو بار پر شود. ابتدا کانکتور به پوشش اولیه 500 میکرومتری متصل می شود و سپس روی غلاف خارجی 2.2 میلی متری چین می خورد (شکل R).

شکل R کانکتور V-Pin برای PCS

کوپلینگ PCS تنها از باتوجه به قطعه فلزی با POF متفاوت است که تحمل پذیری را کاهش می دهد. اجزای فعال را می توان به طور متناوب برای POF یا PCS استفاده نمود.

کانکتور های SMA یا FSMA

یکی از پرکاربردترین کانکتورها برای POF و PCS کانکتور SMA در نسخه فیبر آن (FSMA) است. مکانیزم قرار گیری این کانکتور از نوع پیچی می باشد. در نتیجه بسیار قابل اعتماد است و انتقال قابل تکرار را فراهم می نماید. به عنوان یک کانکتور فلزی دارای تلرانس پایین است و افت کانکتور برای POF کمتر از 1 دسی بل می باشد. جهت استفاده در کاربردهای مقیاس بزرگ بسیار گران، بسیار بزرگ و بسیار پیچیده است. با این حال، در تکنیک های اندازه گیری و در بسیاری از کاربردهای صنعتی استاندارد و سازگار می باشد.

کانکتورهای مختلف FSMA جهت POF در عکس های زیر قابل مشاهده می باشند. کانکتورها جهت پرداخت در نسخه فشرده سازی با صفحه حرارتی نیز وجود دارند. فیبر را می توان با چسب، کریمپ و همچنین یک دستگاه گیره جداشدنی در موقعیت خود ثابت نمود. انواع مختلف حفاظت از پیچ خوردگی در دسترس است. در نهایت، اتصال می تواند از فلز، پلاستیک یا ترکیبی از هر دو ساخته شود.

شکل S اتصال FSMA جهت کریمپ و چسباندن

شکل T کانکتور FSMA (قابل استفاده مجدد)

شکل U نمای جلویی از نسخه های کانکتور FSMA را جهت آماده سازی با روش پرداخت و روش صفحه حرارتی نشان می دهد. در نسخه صفحه حرارتی، یک شکاف کوچک، که می تواند مایل نیز باشد، در اطراف حفره هسته فیبر قرار دارد. مواد هسته بیرون زده به هنگام ذوب شدن به این فضای باز رانده می شود.

شکل U کانکتور FSMA جهت روش پرداخت (چپ) / صفحه حرارتی (راست)، نمای جلو

شکل V کانکتور FSMA در انواع پلاستیکی و کانکتور FSMA با محافظت از پیچ خوردگی

شکل W کانکتور FSMA – کوپلینگ خطی و LED

سیستم DNP

در اواسط دهه 1990  AMP سیستم به اصطلاح خشک غیر پولیش (DNP) را توسعه داد. این کانکتور همیشه با صفحه حرارتی پرداخت می گردد. این سیستم از یک اندازه استاندارد و یک کانکتور کوچک تشکیل شده بود که در هر دو حالت سیمپلکس و داپلکس آن قابل ارائه است. همچنین برای هر دو نسخه یک کوپلینگ وجود داشت. یک نگهدارنده فلزی در کانکتور فیبرها را در جای خود ثابت کرده است. خارهای کوچک فیبر را بعد از اینکه با انبردست مربوطه به کانکتور فشار دادند محکم نگه می دارد. کوپلینگ فیبر که در آن دو POF با برش صاف می‌توانستند بدون اتصال محکم به هم متصل شوند، بسیار کاربردی بود. این سیستم به مرور حذف گردید و قابل ارائه نمی باشد.

شکل X کلنکتور DNP (سیمپلکس، داپلکس، کوپلینگ)

شکل Y کانکتور Mini-DNP (بالای کانکتور و کوپلینگ سیمپلکس، کانکتور داپلکس، زیر با کوپلینگ)

کانکتور های فیبر F05 and F07

شناخته شده ترین کانکتور برای فیبر های نوری پلیمری 1 میلی متری جهت کاربری های صنعتی  F05 است. برای مثال در سیستم Toslink توشیبا جهت اتصال قطعات صوتی دیجیتال استفاده می شود (TOCP155، به شکل Z مراجعه کنید). سطح اتصال اساساً با این نوع کانکتور استاندارد شده است. نسخه های بسیار متنوعی جهت بدنه کانکتور وجود دارد. آنها در شکل، اندازه، رنگ، حفاظت از پیچ خوردگی و طراحی مکانیزم قرارگیری متفاوت هستند.

شکل Z کانکتور و کوپلینگ F05گ

شکل A.1 انواع کانکتور F05

نسخه داپلمس duplex این کانکتور F07 است که به عنوان یک کانکتور استاندارد در ATM Forum (کانکتور PN) نیز استفاده می شود. گزینه های مختلفی با یا بدون قفل وجود دارد. با F05 و F07 تقریبا همیشه قسمت انتهایی با صفحه حرارتی پرداخت می شود. گاهی اوقات نیز نسخه هایی با روش برش و پرداخت وجود دارد.

شکل B.1 کانکتور F07 و کوپلینگ

کانکتور SMI

کانکتور SMI یک کانکتور داپلکس برای SI و GI-POF است. در حال حاضر در کمیته ها و استانداردهای مختلف، به ویژه در IEEE 1394، گنجانده شده است. از صفحه حرارتی و همچنین برش یا پرداخت می توان جهت آماده سازی سطح انتهایی استفاده کرد.

شکل C.1 کانکتورهای SMI مختلف

در پایان باز هم اشاره می گردد که ما تنها می‌توانیم یک نمای کلی نسبتا ناقص از کانکتورهای خاص مانند نحوه استفاده از آنها در مهندسی اتوماسیون ارائه دهیم. کانکتور ها و نسخه های هیبریدی با فیبرهای زیاد اغلب استفاده می شوند. به عنوان یک قاعده، الزامات ایمنی بالا مستلزم کانکتور های پایدار و کابل های مقاوم است. دو نمونه از این سیستم های اتصال دهنده را می توان در این قسمت مشاهده کرد.

شکل D.1 کانکتور Hybrid-POF

پلاستیک فایبر

کابل های فیبر نوری

تجهیزات فیبر نوری