Trong hệ thống truyền thông sợi quang, độ lệch tâm-sự lệch tâm giữa lõi sợi, lớp bọc hoặc đầu nối-là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra suy hao chèn quá mức, tín hiệu phản xạ và đường truyền không ổn định. Ngay cả một sai lệch nhỏ chỉ 1 μm cũng có thể làm giảm hiệu suất đủ để đẩy một liên kết ra khỏi thông số kỹ thuật.
Độ lệch tâm của sợi quang là gì?
Độ lệch tâm (còn gọi là sai số đồng tâm) mô tả độ lệch giữa trục trung tâm lý tưởng và vị trí thực tế của:
Lõi so với lớp bọc
Lõi sợi so với trung tâm ferrule
Bộ phận lõi cáp so với vỏ bọc bên ngoài
Trong các tiêu chuẩn như TIA và IEC, sai số đồng tâm của lớp bọc lõi-thường được giới hạn ở mức Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 μm đối với sợi-chế độ đơn (ITU-T G.652) và Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 μm đối với sợi đa chế độ (IEC 60793-2-10). Đối với đầu nối, độ lệch tâm của lõi ống sắt xác định trực tiếp tình trạng mất kết nối-IEC 61755-3 phân loại ống nối thành các cấp dựa trên độ lệch tâm lỗ khoan:
| Lớp kết nối | Độ lệch tâm lỗ khoan Ferrule |
|---|---|
| Hạng A | Nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 μm |
| hạng B | Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 μm |
| Hạng C/D | Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5–2,0 μm |
Độ lệch tâm tác động đến sợi quang ở chế độ đơn- khó hơn. Lõi chỉ có chiều ngang 8–9 μm, do đó độ lệch 1 μm sẽ chiếm hơn 10% chiều rộng lõi. Độ lệch tương tự trong lõi đa chế độ 50 μm là khoảng 2%-vẫn không lý tưởng nhưng dễ chấp nhận hơn nhiều trong thực tế.
Tại sao việc điều chỉnh độ lệch tâm lại quan trọng
Mất chèn:Độ lệch bên giữa các lõi được ghép nối là nguyên nhân lớn nhất gây ra hiện tượng mất đầu nối. Việc điều chỉnh độ lệch tâm sẽ kiểm soát được điều này.
Độ ổn định tín hiệu:Độ lệch tâm của sợi không được điều chỉnh gây ra biến động trong công suất nhận được, làm tăng-tỷ lệ lỗi bit.
Độ tin cậy cơ học:Các lõi lệch tâm-gây áp lực không đồng đều lên các điểm nối và giao diện đầu nối, làm tăng độ mỏi theo thời gian.
Sự tuân thủ:Các trung tâm dữ liệu, đường trục viễn thông và liên kết công nghiệp đều có các thông số kỹ thuật giả định sợi quang được tập trung tốt.
Việc điều chỉnh độ lệch tâm thậm chí còn quan trọng hơn trong mạng 400G/800G sử dụng đầu nối đa sợi MPO/MTP, trong đó mỗi sợi trong mảng phải tự đáp ứng các yêu cầu định tâm. Một kênh xấu có thể kéo toàn bộ liên kết song song xuống.
Nguyên nhân phổ biến của sự lệch tâm
Dung sai chế tạo khi kéo sợi, đi cáp hoặc khoan ống sắt
Tước, làm sạch hoặc cắt không đúng cách trước khi nối
Áp suất không đồng đều trong quá trình đánh bóng đầu nối
Ứng suất cơ học, uốn cong hoặc nén trên cáp
Lỗi căn chỉnh máy hàn hoặc sai lệch hiệu chuẩn
Điều đó nói lên rằng, tổn thất cao không phải lúc nào cũng dẫn đến độ lệch tâm. Trước khi đi theo con đường đó, hãy kiểm tra mặt cuối xem có bị nhiễm bẩn không và đảm bảo góc cắt nằm trong khoảng 1 độ. Hai vấn đề này phổ biến hơn và dễ khắc phục hơn. Nếu tổn thất vẫn cao sau khi làm sạch và-tách lại, hãy đo độ lệch tâm của sợi trực tiếp bằng phạm vi sợi hoặc giao thoa kế để xác nhận xem độ lệch có phải là vấn đề thực tế hay không.
Phương pháp điều chỉnh độ lệch tâm từng bước-by-
Trong thực tế, điều chỉnh độ lệch tâm có nghĩa là giảm độ lệch ngang giữa lõi sợi và tâm lỗ ống sắt xuống dưới 0,25 μm. Điều này được thực hiện thông qua sự kết hợp giữa các phương pháp cơ học và quang học: hệ thống căn chỉnh lõi chủ động (ACA) sử dụng hình ảnh camera CCD để xác định vị trí lõi trong thời gian thực, sau đó hướng dẫn hiệu chỉnh thông qua xoay vòng ống sắt, uốn chính xác để dịch chuyển vật lý sợi bên trong ống sắt hoặc áp dụng gel so khớp chỉ số tại giao diện để bù đắp phần bù dư và giảm tổn thất phản xạ Fresnel.
Sản xuất-Định tâm dây chuyền (Đối với sản xuất cáp)
Các dây chuyền hiện đại sử dụng máy đo đường kính bằng laze và hệ thống quét tia X/quang học để theo dõi vị trí lõi trong thời gian thực. Quá trình này phần lớn được tự động hóa: cảm biến theo dõi độ đồng tâm của vỏ bọc-lõi, cung cấp dữ liệu trở lại hệ thống và vị trí khuôn điều chỉnh theo trục X/Y thông qua điều khiển vòng-đóng để giữ độ lệch tâm trong phạm vi dung sai. Sự can thiệp thủ công hiếm khi cần thiết trừ khi xảy ra sự cố quá trình.
Liên kết lõi nối Fusion
Căn chỉnh lõi mang lại kết quả tốt nhất cho việc nối hiện trường. Sử dụng bộ ghép nối-căn chỉnh lõi (hệ thống PAS/CDS)-để máy chụp ảnh cả lõi sợi quang và tự động căn chỉnh chúng. Xác minh tổn thất ước tính theo thời gian thực và-căn chỉnh lại nếu vượt quá 0,05 dB. Đối với các liên kết quan trọng, việc điều chỉnh công suất chủ động có thể đẩy mức suy hao xuống thấp hơn nữa.
Một điều cần lưu ý: đừng dựa vào chế độ căn chỉnh-lớp bọc cho sợi quang-chế độ đơn. Nếu bản thân sợi có độ lệch tâm của lớp bọc-lõi, thì việc căn chỉnh các lớp bọc không có nghĩa là các lõi được căn chỉnh và bạn sẽ gặp phải hiện tượng suy hao không rõ nguyên nhân và khó theo dõi.
Điều chỉnh & định tâm đầu nối
Đối với đầu nối SC, LC, FC:
Đo độ lệch tâm bằng phạm vi sợi hoặc giao thoa kế
Sử dụng điều chỉnh đầu nối (xoay vòng đệm) để bù đắp
Đối với các liên kết có độ chính xác-cao: sử dụng tính năng định tâm chủ động trong quá trình lắp ráp
Đánh bóng đều. Việc đánh bóng không đồng đều hoặc quá mức sẽ gây ra độ nghiêng-của mặt cuối, điều này làm tăng thêm sự mất mát hình học trên bất kỳ độ lệch tâm nào đã tồn tại. Nếu số tổn thất của bạn trở nên tồi tệ hơn sau khi đánh bóng, nguyên nhân có thể là độ nghiêng.
Thực tiễn tốt nhất về điều chỉnh trường
Làm sạch sợi vải bằng cồn isopropyl 99% và khăn lau-không có xơ
Sử dụng dao cắt chất lượng cao-cho các mặt cuối vuông góc
Tránh uốn cong hoặc xoắn chặt trong quá trình lắp đặt
Hiệu chỉnh máy hàn và máy kiểm tra theo lịch trình-sự lệch hiệu chuẩn gây ra lỗi hệ thống bắt chước độ lệch tâm nhưng yêu cầu cách khắc phục khác
Mất tài liệu trước và sau mỗi lần điều chỉnh độ lệch tâm để xây dựng đường cơ sở đáng tin cậy
Công cụ kiểm soát độ lệch tâm
Bộ ghép nối hợp nhất căn chỉnh lõi-
Kính hiển vi kiểm tra sợi
Máy đo độ đồng tâm / micromet laser
Dao cắt chính xác
Bộ đánh bóng đầu nối
Máy đo công suất quang và OTDR
Độ lệch tâm không được chú ý nhiều như nhiễm bẩn hoặc mất uốn cong, nhưng nó âm thầm làm giảm chất lượng liên kết theo những cách khó chẩn đoán sau thực tế. Cách khắc phục rất đơn giản: căn giữa giếng trong quá trình sản xuất, xác minh trong quá trình nối, điều chỉnh trong khi kết thúc và đo ở mỗi bước.
Khi tốc độ dữ liệu tăng lên phạm vi 400G/800G và mật độ đầu nối tiếp tục tăng lên, sẽ có ít biên độ hơn để hấp thụ tổn thất do việc định tâm kém gây ra. Việc điều chỉnh độ lệch tâm của sợi ngay từ đầu sẽ giúp tiết kiệm rất nhiều sự cố sau này.