فیوژن فیبر نوری فرآیند اتصال دو تار فیبر به صورت دائم و کم افت (Low Loss) است. برای اجرای این اتصال، از دستگاه های مخصوصی به نام Fusion Splicer استفاده می شود. شناخت انواع فیوژن و تفاوت آن ها، برای انتخاب دستگاه مناسب پروژه های FTTx، دیتاسنتر، مخابرات و تعمیرات میدانی اهمیت بسیار زیادی دارد. […]
فیوژن فیبر نوری فرآیند اتصال دو تار فیبر به صورت دائم و کم افت (Low Loss) است. برای اجرای این اتصال، از دستگاه های مخصوصی به نام Fusion Splicer استفاده می شود. شناخت انواع فیوژن و تفاوت آن ها، برای انتخاب دستگاه مناسب پروژه های FTTx، دیتاسنتر، مخابرات و تعمیرات میدانی اهمیت بسیار زیادی دارد.
انواع فیوژن فیبر نوری
فیوژن فیبر نوری بهترین روش اتصال دائم فیبرهاست چون کمترین افت سیگنال را ایجاد می کند. انواع فیوژن را می توان به چهار گروه اصلی تقسیم کرد:
-
فیوژن تراز هسته ای (Core Alignment)
فیوژن تراز هسته ای، پیشرفته ترین و دقیق ترین روش اتصال دائمی دو سر فیبر نوری است. در این فناوری، هسته مرکزی (Core) که مسیر عبور نور است، در کانون توجه قرار می گیرد. دستگاه فیوژن با استفاده از سیستم بینایی ماشین (دوربین های با بزرگنمایی بالا) و موتورهای سرووی (Servomotor) دقیق، موقعیت هسته های دو فیبر را با دقت میکرون و حتی زیر میکرون شناسایی کرده و آن ها را به طور کامل هم محور می کند. پس از این تراز فوق العاده دقیق، یک قوس الکتریکی کنترل شده دو سر فیبر را ذوب کرده و آن ها را به صورت یکپارچه به هم جوش می دهد. نتیجه این فرآیند، ایجاد یک اتصال شفاف، مستحکم و با کمترین تلفات نوری (معمولاً کمتر از ۰.۰۲ دسی بل) است.
این روش استاندارد طلایی برای اتصال فیبرهای تک حالته (SMF) محسوب می شود که هسته ای به قطر تنها ۹ میکرون دارند و کوچکترین ناهمترازی می تواند تلفات ارتباطی قابل توجهی ایجاد کند. فیوژن تراز هسته ای اساس شبکه های فیبر نوری با قابلیت اطمینان بالا، از خطوط بین قارهای زیردریا تا شبکه های فیبر تا منزل (FTTH) را تشکیل می دهد. در این روش، دستگاه با دوربین های دقیق، هسته دو فیبر را بررسی می کند و آن ها را به صورت سه محوره (3-axis) روی یک خط قرار می دهد، سپس با قوس الکتریکی، دو فیبر به صورت کامل ذوب و به هم متصل می شوند.
بیشتر بدانید: انقلاب فناوری فیبر نوری؛ معماری، کاربردها و اجرا
-
فیوژن تراز غلافی (Cladding Alignment)
فیوژن تراز غلافی روشی ساده تر و مقرون به صرفه تر برای اتصال فیبرهای نوری است که در آن، تراز و هم محوری بر اساس سطح بیرونی غلاف (Cladding) فیبرها انجام می شود، نه بر اساس هسته مرکزی حساس. در این روش، دستگاه فیوژن با استفاده از مکانیزم های حرکتی، دو فیبر را درون شیارهای (V-Grooves) مخصوص قرار می دهد و لبه های بیرونی غلاف شیشه ای آن ها را با هم تراز می کند. فرض اصلی این است که اگر قطر غلاف و موقعیت آن در ساختار فیبر یکنواخت باشد، تراز غلاف به معنای تراز تقریبی هسته نیز خواهد بود.
این روش عمدتاً برای اتصال فیبرهای چندحالته (MMF) که هسته بزرگتری (معمولاً ۵۰ یا ۶۲.۵ میکرون) دارند و در نتیجه تحمل بیشتری در برابر ناهم محوری جزئی از خود نشان می دهند، مناسب است. اگرچه تلفات اتصال در این روش کمی بیشتر از روش تراز هسته ای است، اما به دلیل سرعت بیشتر، سادگی فرآیند و هزینه پایین تر دستگاه های مربوطه، هنوز در کاربردهایی مانند شبکه های محلی (LAN)، سیستم های نظارت تصویری و پیوندهای کوتاه برد داخل مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرد. دقت نهایی این روش به کیفیت ساخت فیبر (هم مرکزی بودن هسته درون غلاف) و نیز دقت مکانیکی خود دستگاه وابسته است.
-
فیوژن ریبون – چند فیبره (Ribbon Fusion)
فیوژن ریبون یک فناوری پیشرفته و بسیار کارآمد برای اتصال هم زمان چندین فیبر نوری (معمولاً ۴، ۸، ۱۲ یا ۲۴ فیبر) است که به صورت یک نوار یا ریبون منظم در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. در این روش، یک ریبون فیبر نوری که در واقع آرایه ای از فیبرها با فاصله ای دقیق و ثابت درون یک پوشش واحد است، به ریبون مشابه دیگری متصل می شود. دستگاه فیوژن مخصوص ریبون، کل نوار فیبرها را به طور هماهنگ آماده می کند؛ ابتدا پوشش بیرونی برداشته شده و سپس تمامی فیبرها به صورت یکجا و با یک حرکت کت (Cleave) می خورند تا سطوح انتهایی صافی ایجاد شود. سپس کل مجموعه در یک فرآیند واحد و با استفاده از یک سیستم گرمایشی ویژه (اغلب قوس الکتریکی گسترده یا هیترهای مخصوص) ذوب و به هم جوش داده می شود.
بزرگ ترین مزیت این روش، سرعت عملیات فوق العاده بالا و کاهش چشمگیر زمان نصب در پروژه های بزرگ مانند شبکه های فیبر شهری (FTTx) و کابل های کف اقیانوس است. یک تک اپراتور می تواند در زمانی که برای فیوژن یک فیبر تکی صرف می شود، ۱۲ فیبر یا بیشتر را به صورت دسته جمعی متصل کند. این امر باعث افزایش بهره وری، کاهش هزینه نیروی کار و افزایش قابلیت اطمینان کلی پیوندها می شود، زیرا تمام اتصالات در یک شرایط کاملاً کنترل شده و یکسان انجام می گیرد.
-
فیوژن ویژه برای فیبرهای خاص (Specialty Fusion)
فیوژن ویژه (Specialty Fusion)، به مجموعه ای از تکنیک های بسیار پیشرفته و سفارشی سازی شده برای اتصال فیبرهای نوری غیراستاندارد و با ساختارهای پیچیده اشاره دارد که به دلیل ترکیب مواد، هندسه خاص، یا کاربردهای تخصصی، نیازمند فرآیند اتصال متفاوت و بسیار دقیق تری نسبت به فیبرهای استاندارد تک حالته و چندحالته هستند. این نوع فیوژن برای اتصال موفق فیبرهایی مانند فیبرهای کریستال فوتونیک (PCF)، فیبرهای هول (Hollow-Core Fiber)، فیبرهای دوپ شده با عناصر نادر (مانند اربیوم) برای کاربردهای لیزر و تقویت کننده، فیبرهای پلاریز نگه دار (Polarization-Maintaining Fiber – PMF) و فیبرهای با پوشش ویژه مقاوم در برابر تشعشع یا دماهای بسیار بالا ضروری است.
چالش اصلی در اینجا، حفظ یکپارچگی ساختار میکروسکوپی منحصربه فرد و ویژگی های نوری ویژه این فیبرها در حین فرآیند ذوب و اتصال است. دستگاه های فیوژن ویژه اغلب مجهز به سیستم های دید پیشرفته (مانند نوردهی جانبی یا تصویربرداری با وضوح بسیار بالا)، کنترل حرارتی فوق العاده دقیق برای جلوگیری از تغییر خواص ماده، و نرم افزارهای تخصصی برای مدیریت پارامترهای پیچیده هستند. این فرآیندها نیازمند اپراتورهای با تجربه بسیار بالا بوده و در کاربردهای cutting-edge مانند سنسورهای فیبر نوری فوق حساس، سیستم های لیزر صنعتی و پزشکی پیشرفته، تجهیزات کوانتومی و محیط های علمی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرند.
مقایسه کلی انواع فیوژن فیبر نوری
| نوع فیوژن | سرعت | قیمت دستگاه | دقت (Low Loss) | کاربرد اصلی |
| Core Alignment | عالی (۰.۰۱–۰.۰۵ dB) | بالا | سریع | دیتاسنتر، FTTH حرفه ای، مخابرات |
| Cladding Alignment | متوسط (۰.۰۵–۰.۱ dB) | ارزان | بسیار سریع | تعمیرات، پروژه های اقتصادی |
| Ribbon Fusion | عالی | بالا | بسیار بالا | پروژه های حجیم 12 فیبر |
| Specialty Fusion | بسیار دقیق | بسیار بالا | تخصصی | فیبرهای لیزری، صنعتی، LDF |
مراحل فرآیند فیوژن
- آماده سازی کابل: برداشتن ژاکت محافظ، روکشها و پوششها
- تمیز کردن فیبر: استفاده از الکل ایزوپروپیل و دستمال بدون پرز
- کتینگ (Cleaving): ایجاد سطح شکست صاف و عمود بر محور فیبر
- تنظیم در دستگاه فیوژن: قرار دادن فیبرها در جایگاه مخصوص
- اجرای فیوژن: اعمال حرارت و فشار برای ذوب و اتصال فیبرها
- محافظت از اتصال: استفاده از محافظ حرارتی یا محفظه مخصوص
اجزای اصلی دستگاه فیوژن
- سیستم تراز خودکار: دوربینهای پیشرفته و موتورهای سروو برای تراز دقیق هسته فیبرها
- منبع قوس الکتریکی: تولید حرارت کنترل شده (معمولاً 1500-2000 درجه سانتیگراد)
- سیستم نمایش: نمایشگر LCD برای مشاهده مراحل کار و نتایج
- پنل کنترل: رابط کاربری برای تنظیم پارامترها
- باتری: تأمین انرژی برای کار در محیطهای میدانی
- پایه های نگهدارنده فیبر (V-Grooves): ثابت نگه داشتن فیبرها در موقعیت صحیح
متعلقات ضروری دستگاه فیوژن
- کتتر(Cleaver): ابزار تخصصی برای ایجاد شکست صاف و تمیز
- استریپر (Stripper): برای برداشتن پوششهای فیبر
- محافظ حرارتی (Heat Shrink Sleeve): محافظ پلاستیکی حاوی میله تقویتی
- کیت نظافت: الکل ایزوپروپیل 99% و دستمال بدون پرز
- قدرت سنج نوری (Optical Power Meter): اندازهگیری تلفات اتصال
- منبع نور آزمایش (Light Source): برای تست عملکرد اتصال
- میکروسکوپ فیبر نوری: بررسی کیفیت سطح شکست
معیارهای انتخاب دستگاه فیوژن
در انتخاب دستگاه فیوژن فیبر نوری، دقت تراز اهمیت زیادی دارد؛ برای فیبرهای سینگل مود، دقت بهتر از 0.02 میکرومتر باعث کاهش افت سیگنال می شود. سرعت عملکرد نیز با زمان سیکل کمتر از 10 ثانیه، اجرای پروژه را سریع تر و بهره وری را بالاتر می برد. تلفات فیوژن معمول کمتر از 0.02 دسیبل نشان دهنده کیفیت بالای اتصال و انتقال بهتر سیگنال است.
قابلیت اطمینان با ضریب شکست کمتر از 1 در 1000 تضمین می کند دستگاه عملکردی پایدار و یکنواخت داشته باشد. همچنین تحمل شرایط محیطی مختلف مانند تغییرات دما، رطوبت و محیط های سخت، باعث می شود دستگاه در پروژه های داخلی و فضای باز بدون افت کیفیت کار کند.
استانداردهای مهم فیوژن
- TIA/EIA-455 استانداردهای تست فیبر نوری
- ITU-T G.652 مشخصات فیبر نوری تک حالته
- IEC 61300-3 استانداردهای تست اجزای فیبر نوری
جدول مقایسه ای از مهمترین دستگاه های فیوژن فیبر نوری
| سازنده | مدل | روش تراز
(Alignment) |
زمان اسپایس (نمونه) | زمان هیتر (نمونه) | باتری / چرخه قابل تعیین | ویژگی کلیدی |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fujikura | FSM-70S / 70S+ | تراز هسته ای (Core Alignment) تک فیبر | حدود 7 ثانیه در حالت سریع | حدود 13 تا 14 ثانیه (tube heater) | باتری لی یون: تا حدود 200 تا 300 اسپایس و هیتر در هر شارژ (بسته به مدل) | بسیار سریع، مستحکم، کیس کاری چندمنظوره و محافظ در برابر باد و گرد و غبار |
| Fujikura | 90S+ | تراز هسته ای فعال (Active Core Alignment) | اسپایس سریع و بهینه شده با کنترل پالس قوسی | هیتر سریع طبق مشخصات مدل 90S+ | تا حدود 300 اسپایس و هیتر در هر شارژ (نسخه 90S+) | AFC (Active Fusion Control) با مدیریت خودکار و قابلیت ارتباط بی سیم و پایش نگهداری |
| Sumitomo Electric | TYPE-71C / 71C+ | تراز هسته ای سه محوره (3-Axis Core-to-Core) | اسپایس بسیار سریع در حالت Fast (حدود 7 تا 20 ثانیه) | کل چرخه اسپایس و هیتر حدود 20 ثانیه (در مدل 71C+) | پشتیبانی از ارتباط بی سیم و مدیریت ابری (SumiCloud) در نسخه های + | دقت بسیار بالا، مناسب خطوط حساس و محیط های صنعتی |
| INNO Instrument | VIEW-5 | عموما تراز هسته ای در مدل های VIEW | اسپایس سریع با تنظیمات متنوع؛ نمایشگر 5 اینچی با بزرگ نمایی تا 520 برابر | هیتر بهینه شده و پشتیبانی از SOC | وزن سبک حدود 1.85 تا 2.2 کیلوگرم با یا بدون باتری | مناسب تکنسین های FTTx و نصب های نیازمند دقت تصویری بالا و SOC |
| Furukawa / FITEL | S178 / S178LDF | تراز V-Groove یا Core Alignment بسته به مدل؛ نسخه LDF برای فیبرهای بزرگ | اسپایس سریع حدود 7 ثانیه و هیتر سریع طبق دیتاشیت | پشتیبانی از فیبرهای کلادینگ بزرگ تا 450 میکرومتر | چرخه باتری مناسب کار میدانی (حدود 200 چرخه در برخی مدل ها) | مناسب FTTx، دیتاسنتر و پروژه های دارای فیبرهای خاص مانند LDF |
نتیجه گیری
صنعت فیبر نوری به سرعت در حال تحول است و فیوژن اسپلایسینگ به عنوان یک فناوری کلیدی، امکان ایجاد شبکه فیبر نوری با کارایی بالا را فراهم میکند. با پیشرفت فناوریهای 5G، اینترنت اشیا (IoT) و محاسبات ابری، تقاضا برای زیرساختهای فیبر نوری با کیفیت بالا همچنان رو به رشد خواهد بود. انتخاب تجهیزات مناسب و آموزش نیروی متخصص در زمینه فیوژن، سرمایه گذاری ضروری برای شرکتهای فعال در این حوزه محسوب میشود. شرکت ایمن نت ارائه دهنده خدمات حفاری و کابل کشی زمینی فیبر نوری با سابقه ای درخشان، در این زمینه آماده یاری رساندن به شماست.
