Il principio della giunzione per fusione è che le due estremità della fibra nuda (con i rivestimenti rimossi) vengono fuse insieme sotto l'influenza del calore. Più precisamente, le estremità delle fibre vengono inizialmente portate a stretto contatto, con un piccolo spazio in mezzo. Dopo averli riscaldati per un breve periodo in modo tale che le superfici si fondano, vengono spinti insieme, in modo tale che le estremità si fondano insieme.

Il riscaldamento è spesso realizzato con una scarica elettrica ad alta tensione, ma ci sono altri metodi: un filo di nichel-cromo riscaldato elettricamente, un laser CO2 o una fiamma di gas.

La tensione superficiale aiuta a raggiungere un buon allineamento, se i nuclei delle fibre si trovano sugli assi delle fibre. È anche possibile allineare con precisione le fibre prima della giunzione in modo tale che i nuclei (anche quando sono leggermente decentrati) combacino bene, ma c'è il rischio che la tensione superficiale tiri le estremità delle fibre verso una posizione in cui le aree totali ( anziché i core) sono abbinati.

La giunzione di fibre multimodali è piuttosto acritica. In questo caso, sostanziali perdite di transizione sono prevedibili solo quando i parametri della fibra non sono ben abbinati, ad esempio, se le aree centrali sono piuttosto diverse. Per le fibre monomodali, il processo è più critico. Qui, le condizioni ideali per giunzioni affidabili a bassa perdita sono:

• Le fibre sono fibre di silice. Non tutti gli altri materiali in vetro sono adatti per la giunzione a fusione.

• I parametri della giuntatrice a fusione (in particolare la corrente elettrica e la durata dell'arco) sono ben ottimizzati per il tipo di fibra dato (materiale e diametro).

• Le fibre hanno diametri di rivestimento uguali.

• Il rivestimento in fibra viene completamente rimosso, possibilmente utilizzando un solvente.

• Le estremità delle fibre sono ben preparate, con tagli esattamente perpendicolari, senza irregolarità superficiali e senza polvere. Una fenditura della fibra eseguita con cura (eseguita con un dispositivo tagliafibra) dovrebbe normalmente essere abbastanza buona. La lucidatura porta alla massima qualità superficiale e precisione angolare, ma richiede più tempo.

• I nuclei delle fibre si trovano esattamente sugli assi delle fibre e l'allineamento è preciso. (È spesso osservato al microscopio.)

• Le aree della modalità effettiva sono le stesse e non troppo piccole.

In condizioni ideali, le giunzioni a fusione mostrano in modo abbastanza affidabile perdite di transizione molto basse dell'ordine di 0,02 dB. Quasi nessuna luce verrà riflessa alla giunzione. La posizione della giunzione può quindi difficilmente essere vista al microscopio. Tuttavia, la resistenza meccanica della giunzione e dei suoi dintorni può essere ben al di sotto di quella della normale fibra nuda, se la superficie della fibra subisce qualche danno durante la manipolazione; graffi molto piccoli sono sufficienti per quell'effetto. Si noti che il rivestimento protettivo deve essere rimosso per la giunzione e che questo processo di rimozione comporta il rischio di danneggiare la superficie della fibra. Dopo la giunzione, è comune applicare un nuovo rivestimento o fissare qualche altro materiale protettivo (ad esempio, una protezione termoretraibile o una protezione meccanica per crimpatura) al fine di ottenere una robustezza meccanica sufficientemente elevata.

Le giunzioni a bassa perdita possono essere ottenute anche in condizioni non ideali, ad esempio per fibre con diametri diversi. Quando i nuclei delle fibre non sono centrati, potrebbe essere necessario eseguire l'allineamento mentre si monitora il flusso di luce. In tali casi, tuttavia, il processo di giunzione può essere meno affidabile e necessita di maggiore attenzione. Potrebbe essere necessario rifare una parte sostanziale delle giunzioni fino al raggiungimento di un risultato soddisfacente. Una giuntatrice a fusione con allineamento del nucleo a 6 motori potrebbe raggiungerla. Dopo la giunzione a fusione, si utilizza spesso un manicotto di protezione della giunzione per proteggere la regione giuntata. Si noti che la fibra spelata è meno robusta e quindi spesso necessita di una protezione aggiuntiva. 

Caratteristiche delle giuntatrici a fusione:

Un apparato adatto per giunzioni a fusione di alta qualità avrà solitamente le seguenti caratteristiche:

• Morsetti per fibre accuratamente progettati consentono il fissaggio preciso delle estremità delle fibre. Almeno un morsetto è regolabile con precisione con viti micrometriche.

• Per la giunzione di fibre che mantengono la polarizzazione, è anche necessario ruotare una delle fibre attorno al proprio asse. La giuntatrice a fusione Shinho S-12PM potrebbe ruotare di 0,45,90 gradi.

• Un microscopio consente di controllare la qualità e l'allineamento delle estremità delle fibre. Spesso è presente una manopola per passare tra due direzioni di visualizzazione ortogonali. Di solito si possono vedere anche i nuclei delle fibre. Usiamo 2 microscopi con la macchina.

• Alcuni giuntatori eseguono l'allineamento automaticamente in base all'immagine di una telecamera e/o al monitoraggio della potenza ottica. Per quest'ultimo, deve esserci una sorgente luminosa collegata a un'estremità della fibra e un fotorilevatore per l'altra.

• Alcuni dispositivi possono anche misurare la qualità della giunzione risultante.

• Mentre alcune giuntatrici a fusione sono specializzate per fibre telecom standard, altre possono essere utilizzate per una gamma più ampia di fibre, ad esempio con diametri di rivestimento più piccoli o più grandi. Ad esempio, esistono tecniche di fusione basate su elettrodi oscillanti che sono adatte per fibre di rivestimento di grandi dimensioni.

• Alcuni dispositivi offrono semplicemente una maggiore precisione, come richiesto ad esempio per la giunzione di fibre per il multiplexing a divisione di spazio.

Testare le giunzioni di fusione

Un primo test di una giunzione è l'ispezione al microscopio dell'apparato giuntatore. Normalmente, si dovrebbe difficilmente essere in grado di vedere la giunzione. Tuttavia, potrebbe esserci un problema derivante ad esempio da uno sfalsamento dei nuclei delle fibre.

Quando la luce visibile viene lanciata nella fibra, molta luce diffusa può risultare in una giunzione difettosa, che è quindi facile da riconoscere, sebbene ciò non fornisca una misura quantitativa della qualità della giunzione.

Una misurazione precisa di una perdita di giunzione è utile, ma non facile. Ciò inizia con la sfida di lanciare una quantità nota e precisa di potenza ottica nella fibra e continua con la misurazione della potenza di uscita con una precisione di 0,1 dB, ad esempio.

La riflettometria ottica nel dominio del tempo (OTDR) viene spesso utilizzata per controllare i cavi in ​​fibra comprese le giunzioni. Almeno i difetti gravi sono facilmente riconoscibili e localizzati con quella tecnica. Tuttavia, ciò richiede un costoso apparato OTDR.

Si noti inoltre che nei laser e negli amplificatori in fibra ad alta potenza la potenza della luce persa nelle giunzioni può essere sufficiente per bruciare i materiali, in particolare i rivestimenti delle fibre. Ciò significa che le giunzioni di alta qualità sono essenziali non solo per l'efficienza energetica, ma anche per un funzionamento affidabile.

L'uso di giunzioni a fusione è comune per i cavi in ​​fibra per esterni; i cavi lunghi sono solitamente realizzati mediante giunzione a fusione di cavi in ​​fibra, ciascuno della lunghezza di alcuni chilometri. Per i cavi di trasmissione da interno si utilizzano solitamente giunzioni meccaniche o connettori in fibra, evitando l'uso di costose giuntatrici a fusione. La giunzione per fusione viene utilizzata anche nelle fabbriche per realizzare dispositivi in ​​fibra ottica stabili come laser in fibra e amplificatori.

Fornitori

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