kỹ thuật hàn cáp quang

Trang 1

KỸ THUẬT CÁP QUANG

T.BDKTNVBĐ – 07-2007

Trang 2

LÝ THUYẾT – 12 TIẾT

1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ SỢI QUANG – 1 TIẾT

2 CÁC THÔNG SỐ SỢI QUANG – 1 TIẾT

3 CẤU TRÚC CÁP QUANG – 1 TIẾT

4 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CÁP QUANG CỦA BĐTPHCM –

0.5TIẾT

5 THI CÔNG VÀ BẢO DƯỠNG TUYẾN CÁP QUANG – 0.5 TIẾT

6 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG, MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG

PON VÀ CẤU TRÚC FTTX– 2 TIẾT

Trang 3

7 LÝ THUYẾT HÀN NỐI SỢI QUANG – 2 TIẾT

A CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN NỐI SỢI

QUANG

B BẢO VỆ MỐI HÀN VÀ KHỚP NỐI

Trang 4

A KỸ THUẬT HÀN NỐI SỢI QUANG

• Thế nào là một mối hàn nhiệt (fusion splice)?

– Một mối hàn nhiệt là một sự kết nối của hai (hay nhiều) sợi cáp quang bằng

cách làm nóng chảy các sợi cáp quang này cùng nhau

– Điều này được thực hiện bằng máy

(fusion splicer) với hai chức năng:

Trang 5

Trang 6

( mechanical splice)?

– Là một kết nối của hai (hay nhiều) sợi quang đã được gióng thẳng và được giữ chặt bởi các phụ kiện cơ khí – Các sợi quang không bị nối cố định, có thể tháo lắp nhiều lần

– Độ chính xác của các phụ kiện cơ khí là rất cao

Trang 7

Ví dụ của một kết nối cơ khí của hãng

Corning CamSplice™

Trang 8

• Tại sao lại cần thực hiện một mối hàn

nhiệt?

– Khi thi công muốn ghép nối các đoạn cáp

ngắn lại với nhau

– Xử lý sự cố đứt cáp quang

– Thực hiện mối rẽ quang tại một hầm cáp hay một UC quang

Trang 9

Việc chọn lựa mối nối cơ khí hay mối nối hàn nhiệt phụ thuộc vào:

• Tính kinh tế:

– Mối nối cơ khí không cần đầu tư ban đầu (mua máy đo, máy hàn, phụ kiện đo, bộ dụng cụ thi công…) nhưng giá thành phụ kiện cơ khí cao hơn (khoảng 10 USD/connector).

– Mối nối hàn nhiệt yêu cầu đầu tư ban đầu lớn (máy hàn, máy đo) Tuy nhiên giá thành một mối hàn rất thấp (ít hơn 1 USD/ mối hàn).

Trang 10

Các bước thực tế để thực hiện một mối nối hàn nhiệt:

• Bất cứ máy hàn nào cũng có 4 bước chính:

– bước 1 - Chuẩn bị sợi quang

– bước 2 - Bấm sợi quang để tạo mặt cắt

– bước 3 - Hàn sợi quang

Trang 11

• bước 1 - Chuẩn bị sợi

Trang 12

• bước 2 - bấm sợi quang để tạo mặt cắt:

– Thực hiện chính xác là yếu tố quyết định để

Trang 13

Mặt cắt xấu

Mặt cắt tốt

Trang 14

Trang 15

• bước 4 - Bảo vệ mối hàn:

– Mối hàn nhiệt thường có lực căng từ 0.5 đến 1.5 lbs.

– Một mối hàn tốt sẽ không bị đứt khi thao tác bình thường

– Tuy nhiên mối hàn sau khi hoàn tất cần được bảo vệ để chống các lực bẻ cong hay lực kéo

Trang 16

• Làm sao để thực hiện một mối nối cơ khí? Cũng như 1 mối hàn nhiệt, có 4 bước để thực hiện 1 mối nối cơ khí là:

– Bước 1: Chuẩn bị cáp quang

– Bước 2: Bấm cáp để tạo mặt cắt tốt

– Bước 3: Kết nối cáp quang bằng các phụ kiện

cơ khí (không dùng nhiệt)

Trang 17

• Bước 1: Chuẩn bị cáp quang theo cùng

cách như đã thực hiện với 1 mối nối hàn nhiệt

• Bước 2: Bấm cáp để tạo mặt cắt tốt: cũng theo cùng cách như đã thực hiện với 1

mối nối hàn nhiệt nhưng độ chính xác ít hơn Lý do là đã có 1 loại gel bôi vào mối nối cơ khí giúp ánh sáng truyền qua tốt

Trang 18

• Bước 3: Kết nối cáp quang bằng các phụ kiện cơ khí (không dùng nhiệt)

• Bước 4: Bảo vệ mối nối và sợi cáp sau khi thực hiện cũng bằng các vỏ bọc cơ khí

Trang 19

• Mất bao lâu để thực hiện 1 mối nối hàn

Trang 20

• Làm sao thực hiện bảo vệ 1 mối nối hàn nhiệt sau khi hàn xong?

– Tất cả các mối hàn cần được bảo vệ cơ học sau khi hàn xong Thường mối hàn thường được đặt trong 1 ống nhiệt co ( Shrink ), 1 vỏ bảo vệ cơ khí ( mechanical protector ) hay bôi keo ( gel )

– Thường các mối hàn được đặt trên một khay

có nhiều rãnh, mỗi rãnh cho 1 mối hàn.

Trang 21

• ống nhiệt co (Shrink): Mối hàn được đặt trong ống nhiệt co, sau đó được đặt vào trong rãnh trên khay rồi đổ keo làm chắc

• vỏ bảo vệ cơ khí (mechanical protector):

Vỏ bọc nhựa hay kim loại làm sẵn

• bôi keo (gel): Mối hàn chỉ được đặt vào trong rãnh trên khay rồi đổ keo làm chắc Không có bảo vệ bên ngoài

Trang 22

So sánh các loại bảo vệ mối hàn

Trang 23

• Làm sao để kiểm chứng một mối hàn là tuyệt đối đạt yêu cầu?

– Dùng OTDR hai hướng (1 hướng chưa chính xác vì đường kính trường mode theo hai

hướng có thể khác nhau)

Trang 24

• Giá thành của một máy hàn nhiệt?

– $10,000 - $30,000

– Phụ thuộc một số đặc tính và độ chính xác của máy

Trang 25

• Giá trị chấp nhận được của một mối nối hàn nhiệt?

– Tùy thuộc vào ứng dụng

– Tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế tuyến

– Có thể tạm phân loại như bảng sau:

Trang 26

A CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN NỐI

SỢI QUANG

Trang 27

• Máy hàn nhiệt hoạt động thế nào?

– Hai sợi quang được đưa vào máy

– Hai sợi quang được gióng thẳng hàng

– Hai sợi quang được đưa gần lại với nhau đủ

Trang 28

Trang 29

Trang 30

• Máy hàn nhiệt có hay phải sửa chữa hay thay phụ tùng?

– Rất ít khi phải sửa chữa nếu được bảo dưỡng định kỳ 5 phút/ngày (Máy hàn và dao cắt)

– Những phụ tùng chịu nhiệt (như các cực hồ quang hay các rãnh chữ V) có thể thay thế tại hiện trường

– Nên cân chỉnh bảo dưỡng tại trung tâm kiểm

Trang 31

• Thế nào là thử sức căng của mối hàn?

– Một mối hàn mới xong cần phải thử sức căng với một lực kéo nhỏ để kiểm chứng nó có độ bền cơ học

– Cũng là để kiểm chứng mối hàn không có bất thường nào xảy ra

Trang 32

Trang 33

• Máy hàn của bạn có hàn được cáp ribbon?

– Máy hàn cũ không hàn cáp ribbon

– Máy hàn nhiều sợi (Mass fusion splicers) ra đời năm 1990’s Nó có thể hàn ribbon 12 sợi – Máy hàn cáp ribbon có thể hàn từng sợi

Trang 34

Trang 35

• Máy hàn nhiệt làm các công việc gì?

– Gióng thẳng hai sợi quang (Aligns the Fiber)

– Kiểm tra lỗi (Checks for Problems)

– Hàn (Fuses the Fibers)

– Đo lại suy hao qua mối hàn (Estimates the Loss

of the Splice)

• Các máy khác nhau thực hiện các công việc trên với độ chính xác khác nhau Máy càng chính xác, suy hao qua mối hàn càng nhỏ

Trang 36

• Máy hàn Gióng thẳng hai sợi quang như thế nào?

– Gióng tích cực ( active alignment ): máy hàn

dùng nhiều cách khác nhau để quan sát các sợi quang Nó điều khiển các motor di chuyển các sợi quang theo các trục X (ngang), Y (dọc) và Z (vào-ra) cho đến khi các sợi quang thẳng hàng

Là phương pháp có độ chính xác cao nhất

Trang 37

• Máy hàn Gióng thẳng hai sợi quang nhu thế nào?

– Gióng thụ động ( passive alignment ): Phần còn lại của các sợi quang trong các rãnh chữ V mà dựa trên sự đồng tâm của vỏ ngoài của sợi để gióng chúng theo các trục X và Y Việc gióng

theo trục Z được thực hiện bởi máy hay người

Nó gọi là phương pháp “rãnh V cố định” ( fixed V-groove )

Trang 38

A CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN NỐI

SỢI QUANG

Trang 39

• Máy hàn quan sát hai sợi quang như thế nào để gióng

chúng?

– PAS - Profile Alignment System ( hệ thống gióng nhìn từ một bên ): Nhận biết lõi (core) Các cameras phân tích ảnh của sợi quang để xác định vị trí của lõi.

– L-PAS (Video) - Lens Profile Alignment System: Các cameras

phân tích ảnh của sợi quang và gióng (vỏ) sợi quang cũng như chiếu sáng đường trung tâm dùng hiệu ứng Lens ( Lens Effect :

Hiệu ứng phóng to các vật thể nhỏ).

– Warm Image Processing- Xử lý ảnh nóng: Cameras quan sát sự

lóe sáng của lõi khi nó được nung nóng

– LID-System - Local Injection and Detection- Hệ thống tiêm và

nhận dạng : Một máy phát chiếu sáng vào 1 lõi, một máy thu nhận

Trang 40

• LID-System

Trang 41

Ví dụ của LID-System

Trang 42

Auto Fusion Time

• Hệ thống LID cho phép các máy hàn sử dụng một tính năng gọi là Auto Fusion Time (tạm dịch là thời gian hàn tự động)

• Hàn sợi quang với thời gian tối ưu bởi việc quan sát mức LID trong khi hàn cho đến khi mức ánh

sáng thu cực đại nhận được

• Ví như việc nướng bánh đến khi các cạnh ngả

Trang 43

• Đây là biểu đồ cho thấy hệ thống LID được

dùng thế nào với Auto Fusion Time

Trang 44

Sau khi gióng, máy hàn làm gì?

• Kiểm tra việc gióng (Alignment Check)- Kiểm

tra các sợi quang đã được gióng thực sự chính

xác hay chưa

• Kiểm tra mặt cắt (End-face Check)-Kiểm tra chất

lượng mặt cắt có như mong muốn (phẳng, vuông góc với trục)

• Kiểm tra điện cực (Electrode Check)-Sau một

số mối hàn nhất định, máy tự động nhắc kiểm tra

và làm vệ sinh cho đầu điện cực.

Trang 45

Sau khi kiểm tra, không có lỗi, máy hàn đã sẵn sàng để hàn?

• Đã sẵn sàng hàn

• Máy tạo ra một hồ quang giữa các điện cực

• Các sợi quang được đẩy lại gần nhau

• Các sợi quang nóng chảy và xa nhau ra Tuy

nhiên máy hàn đẩy các sợi quang vào nhanh hơn tốc độ lùi ra do nóng chảy của chúng.

• Chổ nóng chảy của các sợi quang gặp nhau Các

Trang 46

Sau khi hàn 2 sợi quang lại với nhau, máy

hàn làm gì tiếp?

• Ước lượng suy hao của mối hàn:

– Với một độ chính xác nào đó

– Đáng quan tâm với cáp đơn mode

– Với cáp đa mode thì: “nhìn thấy tốt là tốt”

– Hệ thống LID là có độ chính xác cao nhất và do

đó thông dụng nhất

Trang 47

Tại sao việc ước lượng suy hao của mối hàn lại quan trọng?

• Các tuyến quang đường dài cần có suy

hao mối nối càng nhỏ càng tốt

• Cáp SM có lõi nhỏ, khó gióng thẳng, suy

hao mối hàn biến động, việc ước lượng suy hao cần thiết để xác định xem mối hàn có cần thực hiện lại hay không?

Trang 48

Làm sao để máy hàn ước lượng suy hao của mối hàn?

• Với hệ thống dùng Video (PAS và L-PAS)

Sử dụng các bức ảnh trước và sau khi hàn để xác định quá trình hàn có tốt hay không? Việc ước

lượng suy hao của mối hàn dựa vào các bức ảnh chụp được.

• Với LID-System: Sử dụng các kết quả đo trước

Trang 49

Các lọai máy hàn:

• Lọai “Đầy đủ tính năng” (Full-Featured): Có khả

năng tự động hòan tòan, mối hàn có suy hao thấp, thao tác dễ dàng.

• Lọai “hàn hàng lọat”(mass): hàn ribbon từ 2-12

Trang 50

4 câu hỏi đặt ra khi mua máy hàn:

1 Suy hao mối hàn là bao nhiêu cho cáp SM?

– Suy hao thấp (.02 to 05) = Full-Featured;

– Suy hao trung bình (.06 to 10) = Micro;

2 Cần hàn bao nhiêu mối hàn với máy này?

– Vài trăm /năm = Micro hay Manual

– Vài ngàn /năm = Full-Featured

3 Thường dùng máy hàn này cho lọai cáp nào?

– New Standard (Single-mode làm sau 1990) = Micro, Full-Featured – Cáp đặc biệt (LS, DS, LEAF®, Truewave) = Full-Featured

– Ribbon = Mass

– Cáp cũ (SM làm trước 1990) = Full-Featured

Trang 51

B CÁC BƯỚC HÀN NỐI SỢI QUANG

5 BƯỚC NHƯ SAU:

1 Tuốt vỏ, làm sạch, bấm mặt cắt

(Strip, Clean, & Cleave)

a Tuốt vỏ (Strip): Tuốt vỏ tương ứng với chiều dài như chỉ dẫn trong sổ tay của máy hàn

Trang 52

• b Làm sạch (Cleaning): Làm sạch sợi quang bằng khăn giấy đặc biệt và cồn isopropyl sao cho sợi quang có tiếng kêu “chít chít” khi lau

Trang 53

Trang 54

• 2 Nạp sợi quang vào máy hàn (Load Splicer)

– Đặt các đầu sợi quang gần các điện cực

– Đừng đụng đầu sợi quang vào đâu đó

– Nhẹ nhàng luồn sợi quang vào các rãnh hình chữ V

Trang 55

• 3 Hàn sợi quang (Splice Fibers)

– Đọc hướng dẫn

– Quan sát hình ảnh

– Đừng hy vọng hàn rất tốt ngay ở những lần hàn đầu tiên

– Đặt các đầu sợi quang gần các điện cực

– Đóng các kẹp trên từng sợi quang

Trang 56

• 4 Chẩn đóan và sửa lỗi (Diagnose and Correct):

– Kiểm tra dao cắt và các kẹp định kỳ

– Cân chỉnh các rãnh chữ V khi thấy bị rơ

– Lau sạch các điện cực hàng ngày

– Lau các LED, lăng kính, gương, cameras và đĩa bảo vệ

– Một mối hàn tốt thường do:

• Tay nghề của kỹ thuật viên

Trang 57

• 5 Tháo cáp ra và bảo vệ mối hàn

(Remove and Protect Splice):

– Tháo hẳn mối hàn ra từ máy hàn

– Dùng ống nhiệt co (Heat-Shrink) và thực hiện các thao tác để bảo vệ mối hàn

– Đặt mối hàn đã được bảo vệ vào trong khay (cassette)

Trang 58

Trang 59

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Trang 63

LÝ THUYẾT – 12 TIẾT

1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ SỢI QUANG – 1 TIẾT

2 CÁC THÔNG SỐ SỢI QUANG – 1 TIẾT

3 CẤU TRÚC CÁP QUANG – 1 TIẾT

4 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT CÁP QUANG CỦA BĐTPHCM – 1 TIẾT

5 THI CÔNG VÀ BẢO DƯỠNG TUYẾN CÁP QUANG – 1 TIẾT

6 HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG, MẠNG QUANG THỤ ĐỘNG

PON VÀ CẤU TRÚC FTTX– 2 TIẾT

7 LÝ THUYẾT HÀN NỐI SỢI QUANG – 2 TIẾT

Trang 64

8 PHƯƠNG PHÁP ĐO THỬ SỢI QUANG – 2 TIẾT

A LÝ THUYẾT ĐO QUANG

B PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG DỘI

Trang 65

A Lý thuyết đo quang

OdBm = 1mW

• Các bước sóng quang được dùng ngày nay

1310nm và 1550nm

Trang 66

• OTDR dựa trên AS quay lại (returned light)

để thực hiện phép đo Hai dạng AS quay lại:

– Phản xạ (Fresnel reflection): Khi AS gặp mặt phân cách của hai môi trường có chiết suất khác nhau.

Trang 67

• Khi ánh sáng đi ngang qua một hạt

(Thường là nhỏ hơn bước sóng ánh sáng) thì một phần của ánh sáng bị tán xạ

(scattered) theo mọi hướng

• Phần ánh sáng quay trở lại nguồn sáng gọi

là tán xạ ngược – backscatter

• Ánh sáng đi tiếp bị suy yếu một phần sau

Trang 68

C ơ bản: Suy hao - attenuation

hao do 4 nguyên nhân sau:

1 H ấp thụ (absorption): xảy ra khi AS đập vào các

tạp chất trong lõi thủy tinh.

2 Tán xạ (scattering): xảy ra khi AS đi vào vùng có

mật độ vật liệu thay đổi.

3 Uốn cong (macrobending): AS vượt ra khỏi lõi và

Trang 69

Tại sao phải đo kiểm sợi quang?

• Kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật (specs).

• Kiểm tra sau lắp đặt hay di chuyển

• Ghi nhận điều kiện tốt nhất (bước sóng hoạt

động hiệu quả, băng thông phù hợp…).

• Kiểm tra lỗi

• Xác định vị trí lỗi

Trang 70

Khi nào phải đo kiểm sợi quang?

Trang 71

Làm gì khi đo kiểm sợi quang?

Trang 72

OTDR-Optical Time Domain Reflectometer

• Máy đo phản xạ miền thời gian-Optical Time

Domain Reflectometer (OTDR) là dụng cụ thông dụng nhất để đo một số đặc tính quan trọng của cáp quang

• Có thể dùng OTDR để ước tính suy hao của một sợi quang đơn hay tòan tuyến cáp quang.

• Thông thường OTDR dùng để quan sát các biến

Trang 73

• OTDR kiểm tra chất lượng tuyến quang thông qua việc đo tán xạ ngược

(backscatter)

• ITU chấp nhận các phép đo tán xạ ngược

là hợp lệ để phân tích một suy hao sợi

quang

• Tán xạ ngược (Backscatter) là giải pháp

đo cáp quang mà cho phép phát hiện các mối hàn trên tòan tuyến

• OTDR là công cụ trong sản xuất, trong thi

Trang 74

• OTDR phát ra một xung AS và đo mức AS quay ngược trở lại

• Một bộ ghép (coupler) cho phép cả nguồn quang và bộ thu quang được kết nối tới cùng một sợi quang

Trang 75

Trang 76

• OTDR lấy mẫu mức AS phản xạ một cách lặp đi lặp lại (theo mỗi xung AS được phát đi) VD: Máy

GN Nettest CMA4000 lấy 16.384 mẫu AS phản xạ tương ứng với mỗi xung as được phát đi Nghĩa là nếu tuyến cáp dài 128 km thì cứ 8m

(128km/16.384) tín hiệu phản xạ được lấy mẫu 1 lần.

• OTDR phát đi rất nhiều xung Các mẫu nhận

Định dạng
Số trang	207
Dung lượng	3,39 MB