ניתוח תבניות הפצה רדיאלית כבלים אופטיים עבור אותות אינטגרליות

התפקיד הקריטי של הפצת רדינל בסיבים אופטיים Integrity

תקשורת מודרנית, מרכזי נתונים ורשתות תעשייתיות תלויים בכבלים אופטיים כדי לשדר כמויות עצומות של נתונים במהירות האור. בעוד תשומת לב רבה ניתנת לחומרים ליבה, מחברים, ו-Bending קורני, הסדר הפנימי של סיבים בודדים בתוך הכבלים - הידוע כתבנית הפצה רדיונית - משחק תפקיד מכריע, לעתים קרובות תחת אחריות.

מימון של בניית כבל אופטית

כדי להבין את ההפצה הרדיואקטיבית, יש קודם כל לתפוס את האנטומיה הבסיסית של כבל סיבים אופטיים.A סידור רגיל עף או כבל מודבק המכיל מספר סיבים אופטיים, כל אחד מורכב של הליבה (בדרך כלל 9 מיקרומטר עבור יחיד-מוגן או 50-62.5 מיקרומטר עבור רב-מפול), cladding, ציפוי.

עיצובים כבלים שונים משרתים סביבות שונות.כבלים בחוץ לעתים קרובות להשתמש בעיצובים רופפים בצנרת מלאה ג'ל כדי להתאים את ההתרחבות התרמית.אני כבלי עלייה פנימית משתמשים בבניה צפופה הדוקה שבה כל סיבים מצופים באופן אינדיבידואלי. בשני המקרים, דפוס ההפצה הרדיוארי משפיע ישירות על האופן שבו כוחות חיצוניים (בריצה, מתח) מתרגמים ללחץ על סיבים בודדים, וכיצד עם אותות אינטראקציה הדוקים באמצעות תמונות אלקטרומגנטיות או מפונקות.

הבנת תבניות הפצה רדיאלית

התפלגות רדיאלית מתייחסת להסדר המרחבי של סיבים ממרכז הכבלים בחוץ.הסידור הזה מוגדר בדרך כלל על ידי שני פרמטרים: FLT:0radial offsetFLT:1 (מרחק ממרכז הכבלים למרכז כל סיבי) ו-FLT:2angular הפרדהFLT:3 (הזווית בין סיבים בטבעת נתונה).

שקיפות פיזית ואופטימית של הפצת

כאשר כרוב כבל, סיבים קרובים יותר לחוויה של apex bend מתוח, בעוד אלה בצד השני השני לעבור דחיסה.חלוקה רדיולית אחידה מבטיחה כי הזנים מתפשט אפילו על פני כל הסיבים, להפחית את הסיכון של הפסדים מיקרו-קרביים - גורם נפוץ של אות אטמוציה בכבלים מותקנים.

מנקודת מבט אופטית, סיבים קרבה קרובה יכולים לחוות הפיכה גל של evanescent, במיוחד בכבלים חד-פעמיים שבו שדה המצב משתרע מעבר ליבת.הצלב הזה הוא החמיר על ידי הפרדה רדיו לקויה. מעצבים שואפים אז מספיק ברור קורנל, שבו אפשרי, סימטרי זווית זוויתיבית למזער הפיכה בין-פי.

Common Radial Patterns in fiber Optic Cables

בפועל בתעשייה התאחד על כמה דפוסים סטנדרטיים של קרינה, כל אחד מתאים לסוגים ויישומים מסוימים של כבלים.

Concentric Ring Pattern

זהו העיצוב הנפוץ ביותר עבור כבלים סופר גבוה (12 עד 288 סיבים או יותר) סיבים מסודרים טבעות אחד או יותר קונצנטרי סביב חבר כוח מרכזי או לאורך פני השטח הפנימי של צינור רופף.תבנית הטבעת מציעה איזון מכני מעולה וחיזוי התנהגות מתפתלת. לדוגמה, כבל 24fiber עשוי להציב 12 סיבים בטבעת פנימית 12 ובתוך טבעת חיצונית, עם סיבים דומים (30 ° C.

תבנית Core-Centered (Dense Pack)

בכבלים עם פחות סיבים (למשל, 2 עד 8), יצרנים לעתים קרובות לארוז סיבים הדוקים ליד מרכז הכבלים.זה מקטין את הקוטר הכולל ומשפר גמישות.עם זאת, אריזה צפופה יכולה להגדיל את ההפיכה הבין-מבובר ולהפוך ניהול תרמי יותר כי חום שנוצר על ידי אותות כוח גבוה מרוכז בנפח קטן.

תבנית אקראית או Irregular Pattern

כמה כבלים מיוחדים, כגון כבלים אופטיים סיבים טקטיים המשמשים פריסות שדה צבאיות, באופן מכוון אקראי עמדות סיבים.זה מונע מתחים מכניים תקופתיים מיישר עם צירים סיבים, ובכך להפחית את הפיזור מצב הקוטבי (PMD אקראי דפוסים גם לעזור להימנע הפיכה חוזרת בסביבות עם הפרעה אלקטרומגנטית חזקה.עם זאת, הפצה לא סדירה מסבך מודלים ויכולה בקוצר רוח בלתי צפויה בתדירות גבוהה בתדירות גבוהה של התכופים.

Triangular and Hexagonal Lattice Patterns

כבלים מתקדמים לצוללת או קישורים אחוריים ארציים לפעמים משתמשים הסדרים המבוססים על לקטיגוגרפיה. A triangular lattice ממקסמים את צפיפות האריזה תוך שמירה על ספיגה בין-תחומית, המוביל למאפיינים אחידים של צלבים. hexagonal תבניות נוספות לשפר את היציבות המבנית תחת לחץ הידרוסטטי.תבניות אלה נמצאים בדרך כלל בכבלים עם ספירות גבוהות מאוד (g, 1,7 סיבירית).

השפעה על הפצת אותות על אינטגרity

השלמות של אותות באופטיקה סיבים היא כפיית פרמטרים כגון העצמה (dB / ק"מ), פיזור chromatic (ps/nm/ ק"מ), PMD (ps/ ⁇ ) וקרוספטפט (ד"ב) משפיע על כל ארבעת.

ההרחבה ו- Microbending

הפסדים מיקרו-קרב מתרחשים כאשר כיפות חדות או לחצים חיצוניים מפורקים את הליבה של הסיבים, מה שגורם אור להימלט מהדרול הגל. כבל עם הפצה רדיולית לא אחידה - שבו סיבים מקובצים יחד - יוצר נקודות של כוח מרוכז במהלך bending. מחקרים ניסיוניים הראו כי אפילו 10% של שרטוטים בעמדות רדיורי סיבים יכולים להגדיל את הפחתת החמצן על ידי 0.0B5 / 0.

קרוסב בRribbon ו-Pull-Falfs

קרוסדור בין סיבים סמוכים הוא דאגה גוברת כמו מהירויות רשת להגדיל ל 400 Gbps ומעבר. בכבלים יוטיובים רופפת, סיבים צינורות שונים יכול זוג אם צינורות קרובים מדי יחד באופן קורנלי, בדומה, בכבלים ribbon (שם סיבים מסודרים בצד השני של מערך הפיכה), את ההתפרצות הרדיונית ממרכז הכבלים משפיע על האופן שבו נביונים מתעמלים תחת לחץ לא נעים בין 0.

מצב ההתנתקות (PMD)

PMD עולה מן מדגישים אסימטריים לאורך הסיבים שיוצרים פייפרנס - דידונות במהירות propagation עבור שני מצבי קוטב אורטוקונים. התפלגות רדאל משפיעה על הסימטריה של השדה סביב כל סיבים. כבל עם תבנית טבעת סימטרית מושלמת מייצרת קרוב אפס פיוריאז' כי הלחץ על פני פיזור רוחב, הפצה חד-צדדי (למשל, על פני 0 ק"מ) על פני ניגודים, על פני כדוריות גבוה, על פני כדוריות (p-ד) על פני כדוריות (p-ידי סימטרי) על פני סימטרי) על פני כדור-ידי גירוי גבוה, על פני כדור-ידי סימטרי) על ידי הגדלת טווח גבוה, על פני 0-ידי סימטרי (p-ידי סימטרי) על ידי הגדלת טווח גבוה, על ידי הגדלת טווח גבוה, על ידי הגדלת טווח גבוה, על ידי סימטרי) על ידי הגדלת טווח גבוה, על ידי הגדלת סימטרי) על ידי ניגודיות (Dbit, על ידי סימטרי) על ידי הגדלת טווח גבוה, על ידי סימטרי) על ידי סימטריה, על ידי ניגודים (p-ידי ניגודים (p-ידי סימטרי) על ידי סימטריהגדילה, על ידי סימטרי

ניתוח ומדכאת דפוסים של הפצת רדינל

סיווג מדויק של תבניות רדיוריות הוא חיוני לשליטה איכותית במהלך הייצור וכדי לפתור בעיות כבלים מתועבים שדה. כמה טכניקות מועסקות.

קוהרנטיות אופטית Tomography (OCT)

OCT משתמש בהפרעה נמוכה של קוהרנטיות לייצר תמונות תלת-ממדיות של דגימות כבל עם פתרון ברמה מיקרון.מערכת OCT טיפוסי לסרוק את הכבל מקצה-פנים או לחתוך transverse מלוטש, חושף את המיקומים של כל הליבה של סיבי ביחס למרכז הכבלים.

Tomography (CT) Scanning

עבור ניתוח לא הרסני של כבלים מותקנים, סורקי רנטגן יכול לשחזר נתיבי סיבים 3D בתוך המעיל הכבלים.זה שימושי כדי לאמת כי דפוסים רדיואקטיביים נשארים יציבים לאחר ההתקנה, במיוחד בכבלים חשופים או רכיבה תרמית. .S לסרוק נתונים סריקה CT ניתן להאכיל לתוך מודלים אלמנט סופי כדי לחזות שלמות לטווח ארוך.

מודלים מתמטיים וסימפוציה

מהנדסים משתמשים בניתוח אלמנטים סופי (FEA) תוכנה כדי לדמות כיצד הפצה קורנלית נתונה משפיעה על מתח, מתח, והפצת אור.מודלים לשלב תכונות חומריות (המודולולוציות של צעיר, יחסו של פומפסון של ציפויים / ג'קט) ותנאי גבול (רדיוסברד, מתח).המודלים של מדריך לפני הפקת אבטיפוס יקר.

לצליל עמוק יותר לתוך OCT עבור סיבון, ראה:0; מחקר זה, ב Optics ExpressFLT:1 על הדמיה בקנה מידה מיקרומטר של חלוקת סיבים.

בקרת ייצור ובקרת איכות

אפילו העיצוב הטוב ביותר הוא חסר תועלת ללא ביצוע עקבי של תהליכים מתפתלים וקטבים, סיבים יכולים להשתנות מן העמדות הרדיואקטיביות המיועדות שלהם. פגמים נפוצים כוללים FLT:0fiber הגירה FLT:1 (מעגלים נעים בין טבעות במהלך SZ stranding), FLT:2eccentric הליבהFLT 3 (חבר הכוח המרכזי הוא ממרכז), ו-Firdpherph5 LT).

« « TERMSINGS TO DING

• (ב) מתח:0 (הדגשה:0) מתח בלתי עקבי על פני סיבים גורם לסחף קורנל.
• (ב) .0) יחס מלא: 1FLT 1 ג'ל Insufficient מאפשר סיבים להשתנות; ג'ל עודף יכול ליצור ריקות אשר מקלקלים את הצינור.
• שיעור קירור מהיר (FLT:0)Jacket קירור: 1FLT:103 קירור מהיר גורם לצמצום אסימטרי, למשוך סיבים ממרכז אזורי קירור מבוקרים מקטין את זה.
• (FLT:0)Buffer tube קוטר:FLT:1 Tube קוטרים חייב להיות בגודל מתאים עבור ספירת הסיבים. A 12-fiber עם קוטר פנימי של 2.5 מ"מ ישאיר יותר מדי שטח יחסי, קידום הגירה.

יצרנים צריכים ליישם מערכות בדיקה אוטומטיות של ראייה ביציאה של קו המעיל כדי ללכוד נתונים של הפצה בזמן אמת. ⁇ תהליך סטטיסטי (SPC) ניתן להשתמש כדי לזהות סחף לפני שאורך כבל פגומים מופק.

מחקרים: השלכות אמיתיות בעולם

מקרה 1: Data Center Backbone Cable כשל

ספק ענן גדול חווה כשלים קישור לסירוגין על כבל של 48-פיבר המחבר שני בניינים במרכז נתונים.לאחר שבועיים של פתרון בעיות, רפקולת זמן אופטית-דומיין (OTDR) מראה אירוע הפסד 0.8 dB בנקודה שבה הכבלים נצמדו דרך בעיה הדוקה של סריקת CT, שחשפה כי ההתפלגות הרדיואקטיבית של סיבים בתוך הטבעת החיצונית הייתה מאוד לא סדירה; היו קיימים שלושה סיבים, בדיוק, אשר היו מקבציים, אשר היו מקובץ השברים.

המונחים: Underwater Cable PMD Anomaly

במערכת כבלים צוללת המשתרעת על פני 6,000 ק"מ, מעצבי המערכת מצאו כי PMD של הכבלים המותקנים היה גבוה 40% מהמפרט של המעבדה ניתוח של אורך הדגימה באמצעות OCT הראה כי ההפצה הרדיומית הפכה בהדרגה אקסצנטרית במהלך תהליך שריון - סיביים היגרו לכיוון צד אחד של הליבה הכבלים.זה הציגה לחץ נטוי טרופי, מעלה את PMD ל-0.

שיטות טובות להנדסת רדינל הנדסת רדינל

בהתבסס על סטנדרטים מבוססים (ITU-T L.100, Telcordia GR-20) וחווית התעשייה, הנה המלצות ניתנות לפעולה:

1. (FLT:0) ציין סובלנות קורנלית במפורש: FLT:1 במסמכים רכש, דורש כי אין מרכז סיבי של סיבים מרתיע יותר מ- 0.05 מ"מ ממצב הרדיו-רשמי שלה עבור כבלים עם 48 סיבים או פחות, ולא יותר מ- 0.1 מ"מ עבור כבלים גבוהים יותר.
2. (FLT:0) עיצובי טבעת סימטריים בכל פעם שניתן: ⁇ 1) עבור כבלים יוטיובים רופפת, לארגן צינורות עצמם טבעות אקסצנטריות עם ספיגה זוויתית אחידה.
3. (FLT:0)Model the Worst-case bend התרחיש: ההרחבה: ⁇ 1 (ראה אור רדיוס היישר בקטולריות המינימלית שלו (בדרך כלל 10–20 פעמים כבל OD) ולוודא כי אין חוויות סיבים מעל 0.5% עבור חד-פעמי או 1.0% עבור סיבים מרובים.
4. (FLT:0) שילוב של הפצה קורנת לבדיקות קבלה:ראהFLT:1) בצע בדיקה של OCT על מדגם מכל סליל. Reject אצווה שבו יותר מ-5% מהסיבים עולים על סובלנות קורנלית.
5. (FLT:0) להעריך את ההשפעה של רכיבה על אופניים: ⁇ 1 (ראה: ⁇ 1) לוודא כי דפוס רדיורי אינו גורם התכווצות שונה במהלך התחלה קרה (למשל, 40 מעלות צלזיוס ל +70 ° C) להשתמש בחומרים עם התאמת ההרחבה התרמית עבור חברי כוח צינורות חיץ.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

בעוד סיבים ספירים לכבל ממשיכים לעלות – 3,456 סיבים בעיצובים אבטיפוסיים מסוימים – אתגר ההפצה הרדיואקטיבי הופך מורכב יותר מבחינה גיאומטרית.

• (FLT:0) 3D-printed Cable ליבות: ההרחבה Additive יכולה להטמיע סיבים ב- lattice מבוקר בדיוק, תוך חיסול הצורך בנפיחות מסורתית ולספק דיוק תת- 10 מיקרומטר.
• (FLT:0) AI-oriented Pattern Optimization: אלגוריתמי למידת מכונה 1FLT יכולים לחקור מיליוני דפוסים רדיוניים מועמדים כדי למזער את הפונקציה עלות רב-אובייקטיבית (הרחבה + crosstalk + PMD + עלות) זה הוכח כדי לשפר את שולי האותות על ידי 15-20% בסימולציה.
• (FLT:0) ניטור רדיואקטיבי כללי: FLT:1eur קבוצות מחקר מסוימים מטביעות רפלקציות אופטיות של זמן דו-דומיין לאורך הכבלים כדי לזהות שינויים קורנים בזמן אמת.

עבור סקירה מקיפה של עיצוב כבל סיבים מתקדמים, להתייעץ עם:0 זה IEEE Optica נייר על אדריכלות כבל הדור הבא של הדור הבא של אדריכלות כבלים 1FLT, הכולל הפצה רדיולית מודלים עבור 1,728-fiber כבלים.

מסקנה

תבניות הפצה רדיאלית הן הרבה יותר מאשר טריוויה בייצור - הן פרמטר עיצוב סדר ראשון הקובע ישירות את היושרה האות, אמינות, תוחלת החיים של רשתות אופטיות סיבים - על ידי הבנת הפיזיקה של מיקרו-בורד, צולב, ו- PMD, מהנדסים יכולים לבחור או לציין דפוסים המבטיחים ביצועים עקביים על פני קיצוניות טמפרטורה, מתחים התקנה, והזדקנות תפעולית יקרה.

עבור הקוראים המעוניינים בהיבטים המכניים של עיצוב כבל, FLT:0 נייר לבן של קורנינג על עיצוב כבל אופטי כבל קוויר 1FLT 1 מספק בסיס מוצק להבנת הפצת מתח רדיואקטיבי.בנוסף, תקן Telcordia (FLT:2GR-20-COREFLT 3: (דרישות גנטיות עבור כבלים אופטיים) כולל סעיפים מפורטים על סובלנות שכל מברשות צריך לסקור.