راهنمای کامل وصل جوشی و مکانیکی فیبر نوری: مراحل، هزینه و عملکرد

هنگام صحبت درباره اتصال کردن کابل‌های فیبر نوری (Fiber Optic Splicing)، دو روش اصلی برای اتصال فیبر وجود دارد که می‌توان انتخاب کرد: اتصال جوشی (Fusion Splicing) و اتصال مکانیکی (Mechanical Splicing). اگر تازه وارد زمینه اتصال کابل فیبر نوری هستید، ممکن است بخواهید اهداف بلندمدت خود در این حوزه را بررسی کنید تا تکنیکی که بهترین تطابق را با اهداف اقتصادی و عملکردی شما دارد را انتخاب کنید.

این راهنمای آموزشی به بررسی هر دو روش خواهد پرداخت و در نهایت یک مقایسه بین این دو روش ارائه خواهد شد.

تعریف فیوژن و فیوژن مکانیکی

هر دو روش اتصال جوشی (Fusion Splice) و اتصال مکانیکی (Mechanical Splice) یک هدف را دنبال می‌کنند: دو فیبر نوری را به هم متصل کرده و به گونه‌ای نگه دارند که سیگنال نوری بتواند از اتصال عبور کند.

به طور دقیق‌تر، اتصال جوشی یک اتصال بین دو یا چند فیبر نوری است که با ذوب شدن به هم اتصال شده‌اند. این کار توسط دستگاهی به نام Fusion Splicer انجام می‌شود که دو عملکرد اصلی دارد: هم‌ترازی فیبرها و ذوب کردن آن‌ها با هم، معمولاً با استفاده از قوس الکتریکی.

از طرف دیگر، اتصال مکانیکی صرفاً دستگاهی برای هم‌ترازی فیبرها است و دو فیبر را به طور دائم به هم متصل نمی‌کند. این روش به گونه‌ای طراحی شده که دو انتهای فیبر را در موقعیت دقیق هم‌تراز نگه دارد و بدین ترتیب نور از یک فیبر به فیبر دیگر منتقل شود.

فرآیند اتصال جوشی و اتصال مکانیکی

چهار مرحله اصلی در اتصال جوشی و اتصال مکانیکی وجود دارد. در دو مرحله اول تقریباً مشابه هستند و در دو مرحله آخر تفاوت‌های کوچکی وجود دارد.

مراحل اتصال جوشی

مرحله ۱: آماده‌سازی فیبر (Fiber Preparation)
فیبرها با حذف تمام پوشش‌های محافظ مانند کلاهک، ژاکت و غلاف آماده می‌شوند. زمانی که تنها شیشه خام باقی می‌ماند، فیبرها با دقت تمیز می‌شوند — در اینجا پاکیزگی بسیار مهم است.

مرحله ۲: شکافتن فیبر (Cleaving)
شکافتن به معنای برش نیست. همانطور که واژه نشان می‌دهد، با استفاده از Cleaver، فیبر نمره‌گذاری شده و کشیده یا خم می‌شود تا شکسته شود. انتهای شکافته شده باید کاملاً صاف و عمود بر محور فیبر باشد تا اتصال درست ایجاد شود.

مرحله ۳: فیوز کردن فیبرها(Fusing the Fibers)

اتصال جوشی (Fusion) به نوبه خود شامل دو مرحله است: هم‌ترازی (Aligning) و گرم کردن (Heating). هم‌ترازی می‌تواند ثابت یا سه‌بعدی، دستی یا اتوماتیک باشد و معمولاً با کمک دستگاه‌های بزرگ‌نمایی تصاویر انتهای فیبر انجام می‌شود تا فیبرها به درستی موقعیت‌یابی شوند.

دستگاه‌های معمول برای بزرگ‌نمایی شامل دوربین‌های ویدیویی، تلسکوپ‌های دید و اندازه‌گیرهای توان نوری هستند. هم‌ترازی فیبرها به معنای قرار دادن دقیق دو انتهای فیبر کنار هم است تا نور بتواند از یک فیبر به فیبر دیگر با حداقل افت، بازتاب یا اعوجاج عبور کند.

پس از هم‌ترازی، فیبرها با ایجاد قوس الکتریکی با ولتاژ بالا ذوب یا فیوز می‌شوند و سپس به هم فشرده یا هدایت می‌شوند تا اتصال نهایی برقرار شود.

مرحله ۴: محافظت از فیبر (Protecting the Fiber)

محافظت از فیبر نوری در برابر خم شدن و نیروهای کششی باعث می‌شود که اتصال جوشی (Fusion Splice) در طول استفاده عادی آسیب نبیند. یک اتصال جوشی معمولی دارای مقاومت کششی بین ۰.۵ تا ۱.۵ پوند است و در کاربردهای معمولی نمی‌شکند، اما هنوز نیاز به محافظت در برابر خم شدن و کشش بیش از حد دارد.

استفاده از لوله‌های حرارتی (Heat Shrink Tubing)، ژل سیلیکونی و/یا محافظ‌های مکانیکی (Mechanical Crimp Protectors) باعث می‌شود اتصال جوشی از عناصر خارجی و شکست محافظت شود.

مراحل اتصال مکانیکی

همانطور که پیش‌تر ذکر شد، تفاوت بین اتصال جوشی و اتصال مکانیکی در دو مرحله آخر است. بنابراین، مرحله ۳ و مرحله ۴ اتصال مکانیکی به شرح زیر هستند.

مرحله ۱ و ۲: مشابه مراحل اتصال جوشی است (آماده‌سازی فیبر و شکافتن).

مرحله ۳: اتصال مکانیکی فیبرها (Mechanically Join the Fibers)

در این روش هیچ گرمایی استفاده نمی‌شود. کافیست انتهای فیبرها را داخل واحد اتصال مکانیکی قرار دهید. ژل تطبیق شاخص (Index Matching Gel) داخل دستگاه به انتقال نور از یک فیبر به فیبر دیگر کمک می‌کند. در دستگاه‌های قدیمی‌تر، به جای ژل تطبیق شاخص از اپوکسی برای نگه داشتن هسته‌های فیبر استفاده می‌شود.

مرحله ۴: محافظت از فیبر (Protecting the Fiber)

اتصال مکانیکی محافظت خود را برای اتصال فراهم می‌کند و نیاز به اقدامات اضافی برای حفاظت ندارد.

اتصال جوشی در مقابل اتصال مکانیکی: کدام روش را انتخاب کنیم؟ 

دلیل اصلی انتخاب یکی از این دو روش معمولاً به هزینه و عملکرد (Cost and Performance) بستگی دارد.

هزینه

اتصال جوشی (Fusion Splice) معمولاً سرمایه‌گذاری اولیه بالاتری دارد، زیرا نیاز به افزودن دستگاه اتصال جوشی به ابزارهای شما دارد. با این حال، هزینه متغیر هر اتصال پایین‌تر است و بین ۰.۵ تا ۱.۵ دلار به ازای هر اتصال می‌باشد.

اتصال مکانیکی (Mechanical Splice) نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه زیاد در ابزار ندارد، اما هزینه متغیر بالاتری دارد، بین ۱۰ تا ۳۰ دلار به ازای هر اتصال. هرچه تعداد اتصالات بیشتر شود، اتصال مکانیکی از نظر هزینه کمتر به صرفه خواهد بود به دلیل هزینه متغیر بالای هر ترمینیشن.

عملکرد

با اتصال مکانیکی، افت ورود سیگنال (Insertion Loss – IL) معمولاً بالاتر است، بین ۰.۲ تا ۰.۷۵ دسی‌بل، زیرا دو فیبر تنها هم‌تراز می‌شوند و به طور فیزیکی به هم متصل نمی‌شوند.

اتصال جوشی افت کمتری دارد و عملکرد بهتری ارائه می‌دهد، زیرا اتصال پیوسته بین دو فیبر ایجاد می‌کند. افت معمولی در اتصال جوشی کمتر از ۰.۱ دسی‌بل است که حفاظت بهتری در برابر خرابی کابل و سیگنال‌های ضعیف فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری

به طور کلی، مزایای اصلی اتصال جوشی (Fusion Splice) شامل افت کمتر و عملکرد بهتر در بازتاب نور (Reflectance Performance) است. در این زمینه‌ها، اتصال جوشی بر اتصال مکانیکی (Mechanical Splice) برتری دارد.

بسیاری از شرکت‌های مخابرات و CATV برای شبکه‌های طولانی تک‌حالته (Long Haul Single-Mode Networks) خود در اتصال جوشی سرمایه‌گذاری می‌کنند، اما برای کابل‌های محلی کوتاه‌تر همچنان از اتصال مکانیکی استفاده می‌کنند.

از آنجایی که سیگنال‌های ویدیویی آنالوگ برای عملکرد بهینه نیاز به بازتاب کم دارند، اتصال جوشی برای این کاربرد ترجیح داده می‌شود. در صنعت LAN، انتخاب بین دو روش باز است، زیرا افت سیگنال و بازتاب نور برای اکثر کاربردهای LAN نگرانی قابل توجهی ایجاد نمی‌کند.