Definieren und Messen von „LOOSE TIGHT BUFFER“ in Glasfaserkabeln

Im Zuge der Weiterentwicklung der Glasfaser- und Kabelindustrie wurden mehrere Begriffe geprägt, um bestimmte Eigenschaften zu beschreiben, die neu waren und sich von der herkömmlichen Kabelverarbeitung unterschieden. Einer davon, der erhalten blieb, war der Begriff „Loose Tight Buffer“.

In den letzten 15 bis 20 Jahren wurde der Begriff sowohl zur Beschreibung einer spezifischen Eigenschaft als auch eines Produktproblems verwendet. Dies führte zu vielen unterschiedlichen Definitionen und einem breiten Spektrum an Anforderungen an einen optischen Kabeltyp. Das bedeutet, dass viele verschiedene Produkte für viele verschiedene Benutzer verfügbar sind. Im weiteren Verlauf ist es an der Zeit, eine Definition dessen zu erstellen, was genau ein Loose Tight Buffer ist und wie er gemessen wird. In diesem Artikel wird vorgeschlagen, die verschiedenen Anforderungen an enge Puffer basierend auf Endanwendungen zu definieren, z. B. dem Abschluss mit einem Epoxidharz-Polierverbinder, einem Fusionsspleißabschluss und mechanischen Feldspleißverbindern. Auch die verschiedenen Umgebungen, in denen solche Kabel und Endverschlüsse funktionieren sollen, bedürfen einer klareren Definition.

Mit der Weiterentwicklung der Abschluss- und Verbindungsmethoden entwickelten sich auch zwei generische Methoden des Kabeldesigns. Das gebräuchlichste Design war eine mit Gel gefüllte Bündelader, die anfangs nur einen optischen Wellenleiter pro Röhre enthielt, aber viele Röhren enthalten konnte (für Mehrfaserkabel), und ein sehr robustes Simplex-Kabeldesign, das allgemein als „Tight Buffer“ (auch „Tight Bound“) bekannt ist. Für die Bündeladerkonstruktion war ein Abschlussgehäuse wie ein Spleißgehäuse oder ein Abschlussgestell erforderlich. Ursprünglich wurden diese zum Abschluss durch Fusionsspleißen, Trennen oder Gabeln in einzelne Rohre verbunden. Für optische Kabel mit geringer Anzahl war die Alternative eine Isolierung oder

„Puffer“, um die 125/250-um-Faser widerstandsfähiger gegen Handhabung und Anschluss zu machen. Kurz nach der Standardisierung des optischen SMA-Steckers entstand ein 900-µm-Standard. Dies ermöglichte eine solide Epoxidverbindung mit einem technischen Kunststoff und dem optischen Wellenleiter aus Glas, wodurch ein robuster Abschluss entstand, der viele Male gehandhabt werden konnte, ohne dass die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs gering war.

Weitere Anschlussmethoden waren Fusionsspleißen sowie mechanische Spleiße. Viele dieser Methoden wurden weiterentwickelt, um die Abschätzung des Spleißverlusts vor der dauerhaften Abdichtung der Spleißstelle zu ermöglichen. Eine dieser Techniken ist die Verwendung der lokalen Injektion und Detektion (LID). Aufgrund der Notwendigkeit, über den optischen Wellenleiter auf optische Energie zuzugreifen, war es erforderlich, die Beschichtung des Puffers über eine gewisse Distanz hinter der Spleißstelle zu entfernen. Typischerweise trat dies bei einem Steckverbinder an einem Ende und einem Fusionsspleiß am anderen Ende auf. Um mit derartigen Abschlusssystemen kompatibel zu sein, mussten nun dichte Pufferkabel über eine abnehmbare Pufferschicht verfügen. Diese Spleiße wurden auch in Gehäusen platziert, in denen der Platz für die lose Lagerung minimal war und eine mit 900 µm beschichtete Faser 13-mal so viel Platz einnimmt wie eine mit 250 µm beschichtete Faser. Für eine einzelne Faser stellt dies kein großes Problem dar, aber wenn Sie 24, 72 oder 144 Fasern in einem Spleißgehäuse oder Rack unterbringen, ist der Unterschied erheblich.

Ein zweiter Grund für die Herstellung eines lockeren, eng anliegenden Puffers sind Spezialfasern, die weitaus empfindlicher auf mechanische Belastungen reagieren. Diese kamen bei Anwendungen zum Einsatz, bei denen mechanischer Schutz und Flexibilität erforderlich waren, sodass eine starre Bündeladerkonstruktion nicht akzeptabel war. Diese Fasern können nur eine 60-um-Ummantelung mit einer 150-um-Beschichtung oder eine 1-mm-Ummantelung mit einer 1,4-mm-Beschichtung haben. Die Gründe für die Möglichkeit, eine Beschichtung ablösen zu können, hängen jeweils mit der konkreten Anwendung zusammen.

Elemente wie Spleißen und die Lagerung von Spleißüberhängen waren allgemeine Anforderungen, und in vielen Fällen benötigten große Feldinstallateure, die vorhandene Geräte für Fusionsspleißen und mechanische Feldverbinderanschlüsse verwendeten, ein Standardmedium (Größenbeschichtung) zum Anschließen und Trainieren.

Es folgte die logische Weiterentwicklung zu einem abnehmbaren (losen) Dichtpuffer. Aus unterschiedlichen Gründen und Längen der Entfernung von Dichtpuffern

erforderlich, viele unterschiedliche Spezifikationen propagiert. In einigen Fällen handelte es sich bei dem Puffer um nichts weiter als einen sehr kleinen losen Puffer aus einem harten technischen Material wie Nylon, der sich mit vorhandenen Werkzeugen für lose Rohre leicht entfernen ließ. In anderen Fällen war der Nutzen dieser Konstruktion aufgrund mangelnder Überlängenkontrolle und mechanischer Robustheit eingeschränkt. Ein Problembereich bestand darin, dass beim Abschluss von Lichtwellenleiter-Steckverbindern jede Lücke zwischen Puffer und Beschichtung als Dochtwirkungsmittel für Epoxidharz wirken würde, das vom Steckverbinder nach oben durch den Zwischenraum und in das flexible Kabel wandern würde. Dies würde fast immer zu einem Faserbruch direkt außerhalb der Kabelsteckerschnittstelle führen. Daher wurde in vielen Kabelspezifikationen gefordert, dass zwischen der Acrylatbeschichtung und dem Puffermaterial kein Spalt vorhanden sein darf und gleichzeitig eine Abisolierfähigkeit von 2 bis 10 cm gefordert wird.

Viele der vor Ort installierbaren Steckverbinder basieren auf dem dichten Puffer, um eine mechanische, spannungsfreie Zugentlastung der optischen Faser in der Ferrule zu gewährleisten. Das Vorhandensein von Schmiermitteln und/oder einer Lücke kann dazu führen, dass die Leistung des Steckverbinders beeinträchtigt wird. Da es immer mehr Hersteller sowohl von Kabeln als auch von Feldsteckverbindern gibt, ist es nahezu unmöglich, eine Matrix aller möglichen Testkombinationen zu entwickeln. Daher ist eine Reihe von Standarddefinitionen und Kategorien von losen, dichten Puffern erforderlich, um sicherzustellen, dass Feldsteckverbinder mit dem Puffertyp mehrerer Kabelhersteller kompatibel sind.

Mit der Verbesserung der Anschlüsse und der Weiterentwicklung der thermischen Leistung hatten viele Hersteller von dichten Pufferkabeln Schwierigkeiten, die entsprechenden Spannungsniveaus zwischen der beschichteten Faser und den Puffermaterialien aufrechtzuerhalten. Dies wurde durch die Umstellung auf PVC und raucharme und halogenfreie Puffermaterialien verschärft, die im Allgemeinen weicher waren (< 75 A Shore-Härte). Plötzlich, mit vielen verschiedenen Anwendungen für entfernbare Puffer, nahm die Verbreitung von Testmethoden und Streifenlängen exponentiell zu. Dies führt dazu, dass wir heute mit einer Vielzahl verschiedener Anforderungen und Testmethoden konfrontiert sind, ohne dass es einen einzigen Standard gibt, der die Kategorie definiert.

Mit der Vervielfältigung dieser neuen Testspezifikationen wuchsen auch die Tools und Methoden zum Entfernen des Puffers. Da in vielen Fällen kein spezifisches Werkzeug angegeben war, verbreiteten sich verschiedene Methoden zur Prüfung der Streifenfähigkeit.

Dazu gehörten Scherenschneider, Guillotine-Typen und Thermo-Typen, bei denen Werkzeuge verschiedener Hersteller zum Einsatz kamen. Eine weitere Variable war die Anzahl der Durchgänge, mit denen die erforderliche Menge an Puffermaterial entfernt werden kann.

Um den Anforderungen der Endverbraucher gerecht zu werden, kamen viele Methoden zum Überbeschichten der Acrylatbeschichtung mit Gleitmitteln wie Talk oder anderen Gleitmitteln zum Einsatz. Leider waren einige der Schmierstoffe, wie z. B. Fluorpolymere, vor dem Abbruch äußerst schwer zu reinigen. Dies führte zu einer schlechten Verbindung zwischen Lichtwellenleiter und Ferrulen. Auch Puder wie Talkum können den Arbeitsbereich verunreinigen. Infolgedessen führten Anwendungen, die eine bestimmte Umweltleistung erfordern, wie beispielsweise erweiterte Temperaturbereiche und eine bestimmte chemische Beständigkeit, auch zu anderen Leistungsproblemen. Einige der besonderen Problembereiche waren die Epoxidbindung, die Kompatibilität der Puffermaterialien und die Schrumpfung des Puffers.

Im Folgenden finden Sie benutzerbasierte Vorschläge zur Bestimmung der Kategorien loser, dichter Puffermaterialien:

Derzeit werden verschiedene Tools zum Entfernen von Puffern verwendet. Sie fallen in drei große Kategorien. Schermesser ähneln herkömmlichen Abisolierern zum Abisolieren feiner Drähte und werden von verschiedenen Herstellern hergestellt. Sie zeichnen sich durch eine Scherwirkung aus, die durch versetzte parallele Klingen verursacht wird, die auf der geringeren Materialausbeute beruhen, um die kleinen Pufferbereiche zu trennen, die nicht von den rechtwinkligen Klingen erfasst werden.

Der zweite Werkzeugtyp verwendet parallele Klingen, die auf ein vorgebohrtes Loch treffen, das der Größe der Glasfaserbeschichtung entspricht. Sie schneiden in der Regel fast das gesamte Puffermaterial gleichmäßig ab und hinterlassen keine dickeren Materialbereiche, die beim Abziehen abbrechen könnten. Ein Problem bei diesen Werkzeugen besteht darin, dass der Klingenverschleiß schnell und erheblich sein kann, was zu einer schlechten Wiederholgenauigkeit führt.

Die dritte Art von Werkzeugen verwendet eine Variante des Scher- oder Guillotine-Stils und eine thermische Heizung, um das Material weicher zu machen und es beim Entfernen geschmeidiger zu machen. Diese Art von Werkzeugen, die das Abisolieren erleichtern, werden in der Praxis immer häufiger eingesetzt, aber unterschiedliche Designs und Beschichtungsmaterialien machen sie zu einem unwahrscheinlichen Kandidaten für standardisierte Tests.

Es ist erwähnenswert, dass alle drei Typen im Feld- und Fabrikbereich weit verbreitet sind. Viele große Anwender von Glasfaserkabeln haben sich auf einen dieser Typen genormt. Es ist wichtig, eine wiederholbare Testmethode zu entwickeln, mit der alle Kabelhersteller und ihre Kunden die Leistung überprüfen können und die es mehreren Kabelanbietern ermöglicht, mit gleichen Leistungsparametern zu konkurrieren. Tabelle 2 zeigt die vorgeschlagenen Kategorien und Werkzeugtypen für eine vorgeschlagene Testmethodik.

Um eine wiederholbare und zuverlässige Testmethode bereitzustellen, müssen wir eine Reihe standardisierter, leicht reproduzierbarer Testmethoden bereitstellen. Die Auswahl eines oder mehrerer Werkzeuge aus einer oder mehreren Kategorien sollte den Werkzeugzustand (z. B. Klingenschärfe unter Vergrößerung) sowie die Umgebungs- und Abziehbedingungen definieren. Fragen wie: Verwenden wir das Werkzeug, um den Puffer von der Faser zu drücken, oder verwenden wir Handdruck, um das Puffermaterial durch Ziehen am geschnittenen Puffer zu verschieben, müssen definiert werden. (Es ist wahrscheinlich, dass abhängig von den Kategorien, wie z. B. entfernter Länge und ob Gel vorhanden ist, je nach Kategorie unterschiedliche Methoden gewählt werden.)

In der Vergangenheit wurden bei der standardmäßigen Streifenprüfung von Fasern mit dichtem Puffer zwei Kriterien für „Bestanden/Nicht bestanden“ verwendet. Diese beziehen sich auf die absolute Abisolierkraft, die beim Abisolieren auf die optische Faser ausgeübt wird, und zweitens auf die Materiallänge, die in einem Vorgang abisoliert werden kann. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, müssen mehrere zusätzliche Eigenschaften berücksichtigt werden. Dazu gehören der Werkzeugtyp, mikroskopische Schäden an der Beschichtung, die durch den Abziehvorgang verursacht werden, die Temperaturkonditionierung der gepufferten Faser vor dem Test, die Methode zum Abschieben oder Abziehen des Puffers und die Sauberkeitsfähigkeit der beschichteten und blanken Faser nach dem Abziehvorgang.

Basierend auf der bestehenden und erweiterten Verwendung von abziehbaren Kabeladern für eine Reihe von Anwendungen müssen spezielle Standards für Kabeladern entwickelt werden, damit Kabelhersteller diese Kabelfamilie nach einem gemeinsamen Satz von Standards entwickeln und testen können. Die Definition dieser zusätzlichen Eigenschaften ermöglicht die einheitliche Entwicklung von Abschlussprodukten, die diese definierten Eigenschaften nutzen. Grundsätzlich müssen wir eine neue Kabelkategorie klassifizieren und sowohl Kabelherstellern als auch Endstückherstellern die Möglichkeit geben, die Designvorteile eines gemeinsamen Satzes von Eigenschaften zu nutzen.

Veröffentlicht am 10.6.15 in den IWCS Proceedings from the 64th International Cable & Connectivity Symposium (2015) von Wayne Kachmar, Präsident Technical Horsepower Consulting LLC, einem Partner von Fiber Optic Center, Inc. Genehmigung bereitgestellt von IWCS und Fiber Optic Center, Inc. Für Weitere Informationen erhalten Sie bei Herrn Kachmar unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Um es anzuzeigen, muss JavaScript aktiviert sein. oder besuchen Sie http://info.hotims.com/61059-200.

Dieser Artikel erschien erstmals in der Märzausgabe 2016 des Photonics & Imaging Technology Magazine.

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