اقرأ في هذا المقال
- ما هو الربط بالألياف الضوئية؟
- تقنيات الربط للألياف الضوئية
- مزايا الربط بالألياف الضوئية
- عيوب الربط بالألياف الضوئية
- آليات فقدان الضوء في مفصل الألياف الضوئية
للتغلب على عيوب موصلات الألياف الضوئية، يتم استخدام ربط الألياف الضوئية للحفاظ على التوصيلات الدائمة بين كابلي الألياف الضوئية، وكابلات الألياف الضوئية ذات الأطوال المختلفة مثل أكثر من “5 كم” و”10 كم”، غير قادرة على الاتصال الدائم ولا يمكن تشغيلها لفترة أطول، وأيضاً غير مناسب للتوصيلات المتكررة وفصل توصيلات الكابلات، لذلك من الضروري ربط كابلات الألياف الضوئية بطولين لربط الكابلات معاً والتي يمكن أن توفر اتصالاً دائماً كافيًا لفترة أطول.
ما هو الربط بالألياف الضوئية؟
ربط الألياف الضوئية: هي إحدى التقنيات المستخدمة لربط كابلين من الألياف الضوئية للتوصيل الدائم كما تُعرف هذه التقنية أيضاً باسم الإنهاء أو التوصيل، وتُفضل هذه الطريقة في الغالب عندما يتم ربط نوعين من الكابلات معاً لتشغيل أطول بطول واحد من كابل ليفي.
يمكن استعادة الألياف الضوئية المدفونة عن طريق الربط بطريقة الألياف الضوئية، حيث تُستخدم هذه الطريقة بشكل أساسي في شبكات الاتصالات الضوئية لإرسال الإشارات أو البيانات لمسافات طويلة.
تقنيات الربط للألياف الضوئية:
هناك طريقتان في ربط الألياف الضوئية اعتماداً على خسارة الإدراج والتكلفة وخصائص الأداء، وهم الربط الانصهار والربط الميكانيكي، حيث ينقسم الربط الميكانيكي مرة أخرى إلى نوعين مثل الربط على شكل حرف “V” والربط الأنبوب المرن، ويجب محاذاة كابلي الألياف الضوئية بشكل صحيح أثناء الربط وفي نفس الوقت يجب مراعاة العوامل الهندسية والقوة الميكانيكية.
أولاً: الربط بالانصهار:
توفر تقنية الربط هذه الاتصال الدائم بين كابلي الألياف الضوئية وتعطي عمراً أطول مع توهين أقل، كما يتم ربط أو دمج نواة كابلات الألياف كهربائياً أو حرارياً، وهذا يعني أنّه يتم استعمال جهاز كهربائي أو قوس كهربائي لدمج كابلي الألياف الضوئية وإنتاج اتصال بينهما، وهذه التقنية مكلفة للغاية وتعمل لفترة أطول.
يظهر الرسم التخطيطي التالي ربط الانصهار لتكنولوجيا الألياف الضوئية:
في هذه الطريقة، يتم محاذاة كابلي الألياف معًا باستخدام جهاز يسمى أداة الربط الانصهار، لذلك يمكن دمج هذه الكابلات أو ربطها معاً؛ لتشكيل اتصال بمساعدة قوس كهربائي بشكل أكثر دقة، ويمكن للحرارة الناتجة عن القوس الكهربائي أن تعطي اتصالاً شفافاً ومستمراً غير عاكس بين كابلي الألياف الضوئية باهتمام أقل وفقدان الإدخال.
كما سيكون فقدان الضوء منخفضاً في هذه التقنية، لذلك فهي الأكثر استخداماً وتكلفة من الربط الميكانيكي لكابل الألياف الضوئية، ووظائف أداة الربط الانصهار المستخدمة في ربط الألياف الضوئية هي:
- يساعد على محاذاة الألياف الضوئية بمزيد من الدقة.
- يساعد على إنشاء قوس كهربائي أو تسخين لدمج أو ربط أو لحام الألياف الضوئية معاً.
- هذه الطريقة لديها فقدان انتباه أقل بمقدار “0.1 ديسيبل”، كما أنّ فقدان الانعكاس الأسود منخفض.
- تكون خسائر الإدراج “<0.1 ديسيبل” أقل في كل من ربط الألياف الضوئية متعدد الأوضاع وأحادي النمط.
- عيب الربط بالانصهار، إذا تم توليد حرارة زائدة لإذابة كابل الألياف من أجل الانضمام، فإنّ الوصلة ستكون حساسة ولا يمكن استخدامها لفترة أطول.
ثانياً: الربط الميكانيكي:
لا تتطلب هذه التقنية أداة ربط اندماج لربط الألياف الضوئية معاً، حيث يستخدم سائل مطابقة الفهرس لربط ومحاذاة كابلات الألياف المفردة أو أكثر التي يتم تجميعها في مكان لربطها معاً، ويعمل الربط الميكانيكي كوصلة لربط الكابلات الضوئية بشكل أكثر دقة.
عندما يتم ربط كابلات الألياف الضوئية معاً لتمرير الضوء من واحد إلى آخر، سيكون فقد الضوء منخفضاً إذا استخدمنا تقنية الربط الميكانيكي، وهذا يعني خسارة الإدراج، وستكون خسارة الربط “0.3 ديسيبل” تقريباً، لكنّه ينتج انعكاساً خلفياً مرتفعاً عند مقارنته بالربط بالانصهار، من السهل جداً إصلاح وتثبيت كابلات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع وأحادية الوضع.
1- مخدد الربط “V”:
مخدد الربط “V”: هو أحد أنواع الربط الميكانيكي الذي يستخدم ركيزة على شكل حرف “V” مكونة من السيراميك أو السيليكون أو البلاستيك أو أي معدن آخر، ويتم وضع طرفي كابلي ألياف بصرية في التجويف كما هو موضح في الشكل التالي.
عندما يتم وضع الطرفين في الأخدود في محاذاة مناسبة، يتم ربطهما معاً باستخدام هلام مطابقة الفهرس ويعطي قبضة مثالية على الاتصال، وفي هذا النوع يكون فقدان الألياف أكثر بسبب قطر الكسوة وقطر النواة وموضع اللب إلى المركز، ولا يشكل اتصالاً دائماً، وبالتالي يتم استخدامه للتوصيلات شبه الدائمة.
2- الربط بالأنبوب المرن:
في هذا النوع من الربط، يتم استخدام أنبوب مرن لتكوين اتصال بين كابلي الألياف الضوئية، وهي تستخدم بشكل رئيسي في كابلات الألياف الضوئية متعددة الأوضاع، وتُعتبر خسائر الألياف منخفضة وتقريباً كما هي في نوع الربط بالانصهار، ويتطلب معدات ومهارات أقل للتثبيت والإصلاح عند مقارنتها بالربط الانصهار.
يتم استخدام أنبوب مرن يسمى المطاط مع ثقب صغير، ويجب أن يكون قطر الألياف الضوئية للربط أكبر من قطر الثقب في المطاط، وتم العبث بطرفى الكابلات الضوئية الدقيقة لإدخالها بسهولة دون أي خسارة في الأنبوب، وإذا تم إدخال الألياف الضوئية داخل الفتحة، فإنّ القوة غير المتكافئة التي تمارس على كابل الألياف تعطي المحاذاة والتمدد المناسبين لتشكيل اتصال بين الكابلات الليفية، وينتقل كابل الألياف الضوئية إلى محور الأنبوب ويتم تقطيع أقطار كابل الألياف.
مزايا الربط بالألياف الضوئية:
- يتم استخدام ربط كابل الألياف الضوئية لنقل الإشارات الضوئية لمسافات طويلة.
- يكون فقدان الانعكاس الخلفي أقل أثناء انتقال الضوء.
- يوفر وصلات دائمة وشبه دائمة بين كابلي الألياف الضوئية.
- يمكن استخدام هذه التقنية في كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع.
عيوب الربط بالألياف الضوئية:
- ستكون خسائر الألياف أكبر أثناء انتقال الضوء.
- إذا تم زيادة الربط، فستكون تكلفة النقل البصري أو نظام الاتصال أكثر.
آليات فقدان الضوء في مفصل الألياف الضوئية:
عند ربط الألياف الضوئية، يجب محاذاة النوى المتقابلة بشكل صحيح، كما يحدث فقدان التوصيل أو موصل الألياف الضوئية في الغالب بالطريقة التالية:
أولاً: ضعف التركيز:
يتسبب التركيز الضعيف للألياف الضوئية المتصلة في فقدان الموصل أو الوصلة، وفي حالة الألياف أحادية النمط للأغراض العامة، تُحسب قيمة فقد الموصل أو الوصلة تقريباً كمربع مقدار الاختلال مضروباً في “0.2” فعلى سبيل المثال، إذا كان الطول الموجي لمصدر الضوء هو “1310 نانومتر”، فإنّ المحاذاة الخاطئة بمقدار “1 ميكرومتر” تؤدي إلى فقد “0.2 ديسيبل” تقريباً.
ثانياً: الجريان المحوري:
يحدث فقدان الموصل أو الوصلة بسبب الجريان المحوري بين محاور الضوء للألياف الضوئية المراد ربطها فعلى سبيل المثال، من الضروري تجنب زيادة الزاوية عند نهاية قطع الألياف عند استخدام ساطور من الألياف الضوئية قبل ربط الانصهار، حيث يمكن أن تؤدي هذه الزاوية إلى تضفير الألياف الضوئية مع نفاد.
ثالثاً: الفجوة:
تؤدي الفجوة النهائية بين الألياف الضوئية إلى فقدان الموصل أو الوصلة، فعلى سبيل المثال إذا لم يتم ربط الوجوه الطرفية للألياف الضوئية بشكل صحيح في الربط الميكانيكي، فسيؤدي ذلك إلى فقدان اللصق.
رابعً: الانعكاس:
ينتج عن الفجوة النهائية بين الألياف الضوئية “0.6 ديسيبل” من خسارة العودة بحد أقصى بسبب التغيير في معامل الانكسار من الألياف الضوئية إلى الهواء، كما يُعد تنظيف نهايات الألياف الضوئية أمراً مهماً للموصلات الضوئية، بالإضافة إلى ذلك يجب تنظيف أطراف الموصل البصري بالكامل؛ لأنّ الخسارة يمكن أن تحدث أيضاً بسبب الأوساخ بين أطراف الموصل البصري.
