gaftoneanu
TRANSCRIPT
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 1/80
___________________________________
Ing. VALENTIN ION GAFTONEANU
TEZĂ DE DOCTORAT
CERCETĂRI PRIVIND PERFORMANŢELE ŞI CALITĂŢILEÎMBINĂRILOR PRIN SUDARE A FIBRELOR OPTICE DE
TELECOMUNICAŢII
RESEARCH ON WELDING JOINTS PERFORMANCE AND
QUQLITY OF TELECOMUNICATIONS OPTICAL FIBER
Conducător ştiinţific:
Prof. Dr.Ing. IACOB-NICOLAE TRIF
Braşov,
2010
UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV
FACULTATEA „ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR”
CATEDRA „INGINERIA MATERIALELOR ŞI SUDĂRII”
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 2/80
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI
UNIVERSITATEA ,,TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29. 500036, TEL.0040-268-413000, FAX 0040-268-410525
RECTORAT
_________________________________________________________________________________
COMPONENŢA
Comisiei de doctorat
Numită prin ordinal Rectorului Universităţii ,,Transilvania” din Braşov nr. 4085/14.05.2010
Preşedinte: Prof. univ. dr. ing. Mircea Horia ȚIEREAN
DECAN Facultatea de Științ a și Ingineria Materialelor
Universitatea ,,Transilvania” din Braşov
Conducător ştiinţific: Prof. univ. dr. ing. Iacob Nicolae TRIF
Universitatea ,,Transilvania” din Braşov
Referenţi Ştiinţifici: Prof. univ. dr. ing. Emil CONSTANTIN
Universitatea ,,Ovidius” din Constanț a
Prof. univ. dr. ing. Ion MARGHESCU
Universitatea ,,Politehnică” din București
Prof. univ. dr. ing. Radu IOVĂNAȘ
Universitatea ,,Transilvania” din Braşov
Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 14 iunie 2010, ora 11, Corp I,
Universitatea ,,Transilvania” din Braşov, sala I16, Colina Universităț ii.
Eventualele aprecieri sau observaţii, asupra conţinutului lucrării, vă rugăm să le transmiteţi
în timp util pe adresa Universităţii Transilvania” din Braşov, Secretariat Doctorate.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 3/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 1
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
PREFAŢĂ
ABSTRACT
Lucrarea tratează ingineria fibrelor optice de telecomunicaţii plecând de la fabricaţi e până la
utilizarea lor concretă, punând accentul pe performanţele şi calităţile obţinute în urma procesului de
sudare a fibrelor. Fiabilitatea, performanţele cantitative şi calitative ale sudurii au implicat analiza
la nivelul componentelor, pentru cunoaşterea intercondiţionării şi funcţionării tuturor elementelor implicate în procesul de sudare precum şi a probabilităţilor de defectare. Am introdus astfel
conceptul de FOS – fibră optică sudată precum şi de fazare a sudarii fibrelor optice de
telecomunicaţii FS–FO. Această descompunere a procesului tehnologic pe faze cuprinde 4 etape ce
se vor analiza amanunţit în lucrare respectiv: pregătirea fibrelor optice în vederea sudării,
executarea procesului de sudare, urmărirea parametrilor şi asamblarea fibrelor optice. Studiul
prezentat ajută la îmbunătăţirea duratei de exploatare a comunicaţiilor executate prin intermediul
fibrei optice, precum şi diminuarea costurilor prin cunoaşterea caracteristicilor fizico-mecanice ce
apar în urma sudurii şi a exploatării fibrei optice de telecomunicaţii. Noile tendinţe de dezvoltare încomunicaţii printre care noua tehnologie GPON (Gigabit Pasive Optical Network), prezentată pe
scurt la finalul lucrarii, ne deschid noi căi de cercetare în acest domeniu complex şi misterios pe
care-l reprezintă fibra optică.
The present paper deals with Telecommunications Optical Fiber Engineering starting from the
manufacturing process up to their practical usage, focusing on the performance and quality of the final
products of the optical fiber welding process. Dealing with the reliability, the quantitative and qualitative
performance of welding implied a thorough analysis at the components level, in order to acknowledge the
way the functioning of the elements implied in the welding process condition each other, as well as failure
probability. Thus, I introduced the concept of “WOF” (“FOS”) – Welded Optical Fiber, as well as that of
phasing of the telecommunication optical fiber welding - WP-OF (FS-FO). This decomposition of the
technological process in different phases had as a result four stages which are analyzed in detail
throughout the paper as it follows: preparing the optical fiber for the welding process, welding the optical
fiber, tracing parameters and assembling optical fiber. The present study has as a purpose improving the
time of usage / exploit for communication projects executed having as a support optical fiber, as well as
minimizing the final costs by finding the physical and mechanical characteristics that appear as a result of
welding and of the usage of telecommunication optical fiber. The new trends/ tendencies in
communications among which I mention the new GPON technology (Gigabit PASSIVE OPTICAL
NETWORK) shortly presented at end of the paper, open up new ways for research findings in the
mysterious and complex world of optical fiber telecommunications.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 4/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 2
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
CUPRINS
Cap.1. OBIECTIVELE TEZEI .......................................................................................................................... pag. 5
Cap.2. ELEMENTE TEORETICE DE TRANSMITERE A INFORMAŢIEI .............................................
2.1.
pag. 10
CONSIDERAŢII GENERALE, SCURT ISTORIC ...............................................................................
2.2. MODELUL UNUI SISTEM DE COMUNICAŢIE ..............
pag. 10
.....................................................................
2.3. CARACTERISTICILE CANALELOR DE COMUNICAŢIE
pag. 12
..................................................................
2.3.1. CONSIDERAŢII GENERALE ...........
pag. 14
................................................................................................
2.3.1.1. Circuite (linii) metalice fizice independente .
pag. 14
..............................................................................
2.3.1.2. Canale radio (propagarea prin atmosferă) ....................................................................................
pag. 16
2.3.1.3. Fibra optică .
pag. 18
.................................................................................................................................
2.3.2. LINIA METALICĂ CA MEDIU DE COMUNICAŢIE .....................................................................
pag. 19
2.3.3. CANALUL RADIO CA MEDIU DE COMUNICARE ......................................................................
pag. 20
2.3.4. FIBRA OPTICĂ CA MEDIU DE COMUNICAŢIE .
pag. 20
..........................................................................
2.3.4.1. Principiul transmisiei prin fibra optică
pag. 21
............................................................................................
2.3.4.2. Cabluri cu fibră optică
pag. 21
.....................................................................................................................
2.3.4.3. Lărgimea de bandă .
pag. 24
.........................................................................................................................2.4. CONCLUZII .......... pag. 30
.......................................................................................................................................
Cap.3. MODELUL MATEMATIC DE TRANSMITERE A INFORMAŢIEI PRIN FIBRĂ OPTICĂ
pag. 35
.......
3.1. COMPARAŢIE ÎNTRE GHIDURILE DE UNDĂ METALICE ŞI GHIDURILE DE UNDĂDIELECTRICE ...................................................................................................................................
pag. 38
3.2. TIPURILE DE FIBRĂ OPTICE; PROFILUL INDICELUI DE REFRACŢIE ÎN FIBRA OPTICĂ
pag. 38
.........
3.3. ANALIZA GEOMETRICĂ A PROPAGĂRII ÎN FIBRĂ OPTICĂ
pag. 39
...........................................................
3.4. CONCLUZII .................................................................................................................................................
pag. 43
Pag. 56
Cap.4. FIBRA OPTICĂ ......................................................................................................................................... Pag. 59
4.1. CONSIDERAŢII GENERALE . Pag. 59...................................................................................................................
4.2. TEHNOLOGIA DE FABRICARE A FIBRELOR OPTICE . Pag. 61......................................................................
4.2.1. Metoda creuzetului dublu Pag. 62.....................................................................................................................4.2.2. Depuneri chimice din stare de vapori – DCSV . Pag. 67...................................................................................
4.2.2.1. Depunere internă din stare de vapori DISV ... Pag. 68.................................................................................
4.2.2.2. Depunere externă din stare de vapori DESV . Pag. 71.................................................................................
4.2.2.3. Metoda de producere a fibrelor optice prin separarea fazelor Pag. 75.........................................................
4.3. CABLURI OPTICE Pag. 78....................................................................................................................................
4.3.1. Cabluri optice multifilar, amplasat într-un tub central . Pag. 81.........................................................................
4.3.2. Cablu optic multifilar montat în tuburi înfăşurate în jurul unui element central de rezistenţă ........ ..... Pag. 83
4.3.3. Cablu optic dielectric cu tub central întărit Pag. 86..........................................................................................
4.3.4. Cablu optic combinat cu cablu telefonic cu perechi de cupru . Pag. 87.............................................................
4.3.5. Cablu optic tip coloană Pag. 88..........................................................................................................................
4.4. ATENUĂRI ÎN FIBRA OPTICĂ Pag. 89............................................................................................................
4.4.1. Atenuări în cuplajul de intrare dintre sursa de radiaţie (dioda electroluminescentă sau dioda laser) şicablu optic .......
Pag. 90.....................................................................................................................................
4.4.1.1. Radiaţia neinterceptată . Pag. 90...................................................................................................................
4.4.1.2. Fracţiunea de împachetare . Pag. 91..............................................................................................................
4.4.1.3. Apertura numerică ........................................................................................................................... Pag. 92
4.4.1.4. Reflexiile Fresnel Pag. 93............................................................................................................................
4.4.1.5. Diverse atenuări de valoare redusă . Pag. 96................................................................................................
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 5/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 3
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
4.4.2. Atenuări în cuplajul de ieşire dintre cablul optic şi fotodetectorul optic . Pag. 98............................................
4.4.2.1. Radiaţia neinterceptată Pag. 98....................................................................................................................
4.4.2.2. Apertura numerică ........................................................................................................................... Pag. 99
4.4.2.3. Reflexii Fresnel ............................................................................................................................... Pag. 100
4.4.2.4. Alte pierderi reduse Pag. 102.........................................................................................................................
4.4.3. Îmbinări intermediare de-alungul fibrei ............................................................................................... Pag. 102
4.5. CONCLUZII Pag. 102................................................................................................................................................ Cap.5. Pag. 105CERCETĂRI PRIVIND TEHNOLOGIILE DE ÎMBINARE A FIBRELOR OPTICE ...................
5.1. TEHNOLOGII DE ÎMBINARE A FIBRELOR OPTICE Pag. 105...........................................................................
5.1.1. Îmbinare mecanică . Pag. 105............................................................................................................................
5.1.2. Îmbinare sudată Pag. 107...................................................................................................................................
5.2. Fazele sudării fibrei optice FS-FO Pag. 107.................................................................................................................
5.2.1. Pregătirea fibrelor pentru sudare FS-FO-1 .... Pag. 108.........................................................................................
5.2.2. Execuţia procesului de sudare Pag. 113FS-FO-2 ...............................................................................................
5.2.2.1. Fazele procesului de sudare ............................................................................................................ Pag. 114
5.2.2.2. Parametrii şi regimul de sudare ...................................................................................................... Pag. 117
5.2.3. Urmarirea parametrilor FS-FO-3 Pag. 122............................................................................................................
5.2.4. Asamblarea Pag. 122FS-FO-4 .............................................................................................................................
5.3. CERCETĂRI PRIVIND PERFORMANŢELE ÎMBINĂRILOR PRIN SUDARE A FIBRELOR
OPTICE DE TELECOMUNICAŢII ............................................................................................................... Pag. 123
5.3.1. Pag. 123Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea diferitelor tipuri de fibre optice
5.3.1.1. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre singlemod (SM)cu o fibră singlemod (SM) Pag. 126...........................................................................................................
5.3.1.2. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre singlemod (SM)cu o fibră cu dispersie modificată (dispersion shifted fiber - DSF)...................................................................................................................................................... Pag. 131
5.3.1.3. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre singlemod (SM)
cu o fibră multimod (MM) Pag. 137............................................................................................................ 5.3.1.4. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre cu dispersie
modificată (DSF) cu o fibră multimod (MM) ............................................................. Pag. 143
5.3.1.5. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei f ibre multimod (MM)
cu o fibră multimod (MM) ...................................................................................... Pag. 149
5.3.1.6. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre cu dispersie
modificată (DSF) cu o fibră cu dispersie modificată (DSF) ............................................. Pag. 155
5.3.2. Cercetări experimentale de sudate la diferite temperaturi .............................................................. Pag. 162....
5.3.1.1. Pag. 162
Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei singlemod cu o fibră
singlemod la temperatura de 35 ºC ............................................................................
5.3.1.2. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei singlemod cu o fibră
singlemod la temperatura mediului ambiant de 20 ºC ................................................. Pag. 167
5.3.1.3. Pag. 172
Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei singlemod cu o fibrăsinglemod la temperatura mediului ambiant de 10 ºC ................................................................
5.3.1.4. Pag. 177
Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei singlemod cu o fibrăsinglemod la temperatura mediului ambiant de 0 ºC ....................................................................
5.3.1.5. Pag. 183
Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei singlemod cu o fibrăsinglemod la temperatura mediului ambiant de -5 ºC .................................................................
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 6/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 4
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.3.3. Analiza microscopic a sudurii fibrei Pag. 189...................................................................................................
5.4. EVALUAREA ÎNALTEI REZISTENŢE ÎN CONEXIUNILE FIBREI OPTICE ................................... Pag. 192...
5.4.1. Distrugerea interfeţei de conectare Pag. 193.......................................................................................................
5.4.2. Fenomenul cunoscut ca sudarea fibrei Pag. 196.................................................................................................
5.4.3. Distrugerea izolaţiei fibrei Pag. 200..................................................................................................................
5.5.CONCLUZII Pag. 203..............................................................................................................................................
Cap. 6. DEFECTE LA ÎMBINAREA FIBRELOR OPTICE . Pag. 206............................................................................ 6.1. DATE GENERALE Pag. 206......................................................................................................................................
6.1.1. Pag. 206Defecte datorate parametrilor fizico- geometrici ai fibrei ..............................................................
6.1.2. Pag. 208Atenuări prin reflexie şi difuzie de îmbinare ..................................................................................
6.1.3. Atenuări extrinseci în îmbinare, prin nealiniere Pag. 209...................................................................................
6.2. DEFECTE ÎN ÎMBINĂRILE SUDATE . Pag. 211....................................................................................................
6.3. CONCLUZII Pag. 215................................................................................................................................................
Cap. 7. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII PERSONALE, DEZVOLTĂRI VIITOARE ŞIMODALITĂŢI DE VALORIFICARE A REZULTATELOR ............................................................ Pag. 217
7.1. CONCLUZII GENERALE Pag. 217...........................................................................................................................
7.2. CONTRIBUŢII PERSONALE Pag. 222.....................................................................................................................
7.3. DEZVOLTĂRI VIITOARE Pag. 224..........................................................................................................................7.4. MODALITĂŢI DE VALORIFICARE A REZULTATELOR Pag. 225
BIBLIOGRAFIE Pag. 226....................................................................................................................................................
ANEXA A – LINIA METALICĂ, LINIA FĂRĂ PIERDERI, LINIA FĂRĂ DISTORSIUNI, CABLU COAXIAL ŞI EFECTUL
MODIFICĂRILOR PARAMETRILOR ........................................................................................................... Pag. 232
ANEXA B – EVALUAREA PERFORMANŢELOR TRANSMISIEI PE CANALE CU SUPORT METALIC .... Pag. 241.........................
ANEXA C – CANALE CU CURENŢI PURTĂTORI Pag. 247......................................................................................................
ANEXA D – DESCRIEREA CÂMPULUI ŞI A MODURILORDE PROPAGARE ÎN FIBRA OPTICĂ CU AJUTORUL ECUAŢIILOR
LUI MAXWELL, DISPERSIA INTRAMODALĂ ŞI INTERMODALĂ, BANDA DE TRECERE A FIBREI OPTICE Pag. 248......
ANEXA E – MECANISMUL DE RADIAŢIE ÎN FIBRA OPTICĂ Pag. 267.........................................................................................
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 7/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 5
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap. 1. OBIECTIVELE TEZEI
În ultimele decenii, tehnologia comunicaţiilor a progresat continuu, de la descoperirea
telegrafului în 1837 de către Samuel Morse până în zilele noastre când comunicaţiile prin fibra
optică ajung din ce în ce mai aproape de utilizatorul final, datorită reducerii costurilor fibrei şi a
tehnologiilor de îmbinare ale fibrelor ce au devenit accesibile.
O dată cu noile tehnologii a crescut puterea şi calitatea transmisiei, noile transmiţătoare fiind
echipate cu diode laser de mare putere.
Pentru fibrele singlemod care au miezul de numai 9μm, nici nu se poate concepe o altă
variantă de a introduce lumina în acestea decât folosind o lumină laser modulată.
O altă noutate în domeniul transmisiunilor pe fibră o reprezintă soluţia GPON (Gigabit Pasive
Optical Network), tehnologie ce permite cuplarea pe un singur fir de fibră optică a unui număr de64 de terminale la care se pot transmite servicii de televiziune, date şi telefonie.
Constructiv, fibra optică nu se poate realiza tehnologic cu lungimi mai mari de 4000 ml (4
km). În majoritatea cazurilor în practică sunt necesare efectuarea de îmbinări, pentru prelungirea
sau ramificarea fibrelor optice.
Această lucrare îşi propune sa trateze teoretic şi aplicativ fibra optică de la obţinere până la
tehnologia folosită pentru îmbinarea fibrelor optice, studiind şi fenomenele ce se produc în
cazurile unor îmbinări defectuoase sau a cazul unor manipulări necorespunzătoare la montaj,
respectiv încovoieri sub un diametru limită admis.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 8/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 6
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap.2. ELEMENTE TEORETICE DE TRANSMITERE A INFORMAŢIEI
2.1. INFORMAŢIA reprezintă – “comunicare, veste, ştire care pune pe cineva la curent cu o
situaţie”. Pornind de la acest concept, putem afirma că informaţia reprezintă “ştire” sau “veste” şi
este strâns legată de conceptul de comunicaţie.
CONSIDERAŢII GENERALE, SCURT ISTORIC
În 1837, S. Morse (1791-1872) [9] a realizat un sistem care folosea curentul electric pentru
transmiterea de mesaje codificate: telegraful.
In 1876, G. Bell (1847-1922) [9] a inventat un aparat electric care putea transmite glasul
uman: telefonul.
Alte cercetari au deschis calea telecomunicaţiilor care nu mai folosesc firele. In 1873, J.C.
Maxwell (1831-1879) [9] a intuit existenţa undelor produse de oscilaţia sarcinilor electrice, carese propagă în toate direcţiile cu viteza luminii, transportând energie. Lumina nu ar fi decat o
categorie aparte a acestor unde, numite "unde electromagnetice".
In 1888, H.Hertz (1857-1894) [9] a demonstrat aceasta teorie, el a reuşind să producă unde
electromagnetice invizibile şi a stabilit că au exact aceleaşi proprietăţi ca lumina. Acestea sunt
undele radioelectrice (sau undele radio), pe care în mod obişnuit le mai numim şi "unde
hertziene". În urma cercetărilor făcute în domeniul emisiei şi recepţiei de unde radio, G. Marconi
(1874-1937) [9] a realizat un sistem care permite transmiterea de semnale morse cu ajutorul
undelor hertziene, el realizând î n 1896 telegraful fără fir, sau T.F.F.
În 1926, J.L. Baird (1888-1946) [9] a efectuat prima demonstratie publică de televiziune.
În această perioadă s-a dezvoltat şi teoria generală a transmiterii discrete a informaţiei [111]
(Shannon – 1950).
2.2. În figura 2.1. [122] se prezintă schema bloc funcţională a unui sistem de comunicaţie în
sensul cel mai larg, având ca obiectiv transmiterea informaţiei în timp şi spaţiu de la un punct
numit sursă sau expeditor, la un alt punct denumit utilizator sau destinatar.
MODELUL UNUI SISTEM DE COMUNICAŢIE
Singura restricţie în modelul general din figura 2.1 o constituie natura electrică a semnalelor
de intrare şi de ieşire, ceea ce implică necesitatea ca o sursă neelectrică de informaţie să posede
un mecanism de conversie a informaţiei într -un semnal electric variabil în timp, ce va fi numit
semnal mesaj.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 9/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 7
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Figura 2.1 – Schema bloc a unui sistem de comunicaţii
La rândul său, canalul de comunicaţie trebuie să permită transmiterea semnalului electric, dar
natura sa poate fi diversă: pereche de fire conductoare , fibră optică, canal radio, etc .
2.3. 2.3.1.
CARACTERISTICILE CANALELOR DE COMUNICAŢIE
Prin canal de comunicaţie se înţelege porţiunea din sistemul de comunicaţie (fig. 2.1.) [40]
care transmite o undă electromagnetică şi care urmează după modulator şi precede
demodulatorul. Undele electromagnetice în funcţie de frecvenţă se clasifică astfel (figura 2.2):
CONSIDERAŢII GENERALE
Figura 2.2 – Clasificarea undelor electromagnetice în funcţie de frecvenţă
2.3.1.1. Circuite (linii) metalice fizice independente
Este categoria cea mai largă de canale, în care se întâlnesc numeroase tipuri constructive,
printre care [19]: pereche de fire libere (sârme) de cupru sau aliaje; pereche torsadată de
fire;cablu telefonic; cablu coaxial; ghiduri de undă.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 10/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 8
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
2.3.1.2. Se deosebesc mai multe categorii de canale radio, în funcţie de tipul de antenă utilizat, de
frecvenţă şi de modul de propagare [111]: propagare în linie dreaptă; microunde radio; canale
cu disipare troposferică; canale radio cu reflexie ionosferică; transmisii prin satelit.
Canale radio (propagarea prin atmosferă)
2.3.1.3. Caracteristicile favorabile ale transmisiunii prin fibre optice sunt [40]: posibilitatea de
transmisiune a radiaţiilor laser şi cu aceasta a unei lărgimi de bandă de frecvenţă foarte mare (de
la infraroşu până la ultraviolet); diametru foarte mic al fibrelor optice şi ca urmare a cablurilor
constituite din fibre optice; atenuare relativ mică ce ajunge sub 1dB/km; diafonia foarte redusă
între canale; consumul unei materii prime de un cost redus şi în volum mic, ceea ce constituie un
avantaj net faţă de cablurile coaxiale.
Fibra optică
2.3.2. Liniile metalice de transmisie permit transportul energiei electromagnetice, datorită
câmpurilor energetice ghidate şi localizate în vecinătatea liniei de transport.
LINIA METALICĂ CA MEDIU DE COMUNICAŢIE
2.3.3. Specificul canalelor radio derivă din faptul că semnalul recepţionat este, în general, de
nivel extrem de mic, şi că nivelul său este fluctuant în timp.
CANALUL RADIO CA MEDIU DE COMUNICAŢIE
2.3.4. 2.3.4.1.
FIBRA OPTICĂ CA MEDIU DE COMUNICAŢIE
PRINCIPIUL TRANSMISIEI PRIN FIBRĂ OPTICĂ
Transmisia prin fibră optică conţine blocuri funcţionale specifice [111], prezentate înschema de principiu din figura 2.8. Ea este folosită pentru sistemele numerice de comunicaţie,
folosind fibră optică drept mediu de transmisie ( incluzând şi dispozitivele regeneratoare de
semnal, asemănătoare repetoarelor utilizate în transmisia pe suport metalic).
Figura 2.8 – Schema de principiu a unei transmisii prin fibră optică
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 11/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 9
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Miez(sticla)
Infasurare(sticla)
Teaca(vopsea)
nc
n
2.3.4.2. CABLURI CU FIBRĂ OPTICĂ
Prin fibră optică simplă [35] înţelegem un mediu optic transparent, de mare lungime, cu
secţiunea transversală circular simetrică şi indicele de refracţie constant sau radial variabil,
separat de un alt material cu indicele de refracţie constant şi mai mic, pentru ca la suprafaţa deseparare să se producă reflexia totală a radiaţiei luminoase, fără pierderi. O fibră optică poate fi
asociată cu un ghid de undă dielectric folosit pentru propagarea energiei electromagnetice la
frecvenţe optice. O fibră optică este un ghid de undă dielectric (nu conduce electricitatea),
fabricată din sticlă sau din plastic. Fibra este construită din trei regiuni distincte [35] figura 2.12:
miez circular de diametru d având indicele de refracţie uniform n c; înfăşurare sau înveliş
protector cu indice de refracţie n; teacă sau cămaşă; nc – constant sau variabil; n – constant şi
diferit de nc; nc
> n – lumina fiind constrânsă să circule prin miez.
Lumina lansată sub unghiulθ 1 va fi propagată în miez cu unghiulθ 2 faţă de axul central
(A,B). Razele incidente sub un unghi mai mare decâtθ 1
nu vor fi refractate intern, ci refractate în
învelişul protector sau reflectate înapoi în aer (C) (figura 2.13).
Unghiul de propagare este legat matematic de apertura numerica A N, mărime ce exprimă
puterea luminoasă ce are acces în fibră:
(2.3)
Ca şi la propagarea undelor electromagnetice, doar anumite moduri se pot propaga în fibra
optică. Numărul de moduri M depinde de lungimea de undă λ după relaţia:
(2.4)
Figura 2.12 – Învelişurile fibrei optice
Figura 2.13- Modul de propagare a luminii într-o fibră optică
Raza de lumina
Infasurare
Camasa
Raza este absorbita
Raza este reflectata in miez
Raza se propaga in linie dreapta Miez
Infasurare
Camasa
θ 1 θ 2
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 12/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 10
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
2.3.4.3. Limitările lărgimii de bandă a sistemelor de fibre optice provin din două surse principale:
dispersia modală a întârzierii şi dispersia de material.
LĂRGIMEA DE BANDĂ
2.4. 1. Evoluţia sistemelor de transmisie a informaţiei a fost exponenţială şi s-a bazat atât pe
creativitatea umană cât şi pe dezvoltarea tehnologiilor
CONCLUZII
2. Canalele de comunicaţie sunt prezente într -o mare diversitate principială şi constructivă
fiind într-o continuă evoluţie
3. Fibrele optice sunt tot mai mult utilizate în prezent pentru transmiterea informaţiilor cu
înaltă fidelitate
4. Sistemele de comunicaţie pr in fibre optice constituie modul cel mai eficace de transmisie
a semnalelor, ocupând o bandă mare de frecvenţă. Se utilizează în: telefonie multiplă,
transmisiuni de date, transmisiuni video, videotelefon datorită siguranţei deosebită şi fidelităţii
semnalului transmis într-o bandă de frecvenţe largă.
5. Caracteristicile favorabile ale transmisiunii prin fibre optice sunt:
- posibilitatea de transmisiune a radiaţiilor laser şi cu aceasta a unei lărgimi de bandă de
frecvenţă foarte mare (de la infraroşu până la ultraviolet);
- diametru foarte mic al fibrelor optice ca urmare a cablurilor constituite din fibre optice;
- atenuare relativ mică ce ajunge sub 1dB/km;
- diafonia foarte redusă între canale;
- consumul de materii prime la un cost redus şi volum mic, constituind un avantaj net faţă
de cablurile coaxiale.
6. Pentru liniile metalice, ca mediu de comunicaţie s-a studiat un model matematic care ia în
consideraţie impedanţa caracteristică, atenuarea şi defazajul pe unitatea de lungime.
7. Acest studiu teoretic s-a făcut pentru cablu telefonic, coaxial şi multifilar în ipoteze ca
“linii fără pierderi” şi “linii fără distorsiuni”. 8. Cablul coaxial reprezintă practic singura soluţie pentru transmisie în bandă largă pe
suport metalic. Datorită spectrului larg de frecvenţe transmis, comportarea liniei este supusă unui
proces complex. În particular, datorită efectului pelicular, rezistenţa conductorului creşte
proporţional cu radicalul din frecvenţă.
9. Parametrii principali a unei linii de transport a informaţiei pot fi modificaţi datorită
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 13/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 11
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
factorilor perturbatori şi în special datorită variaţiilor de temperatură.
10. Modificarea parametrilor de bază şi a zgomotului aditiv în canalul de comunicaţie
provoacă degradarea progresivă a raportului semnal zgomot s/z. Acest efect poate fi combătut
prin introducerea unor amplificatoare – repetoare la intervale convenabile.
11. În evaluarea performanţelor transmisiei pe canale cu suport metalic s-a avut în vedereatenuarea globală, caracteristica de frecvenţă, ecourile, pierderile de retur şi zgomotele. La
frecvenţe peste 1 MHz atenuarea începe să crească rapid în firele torsadate în vreme ce viteza
de propagare, care a crescut faţă de cea la frecvenţe joase, tinde să rămână constantă
(aproximativ 20 * 107
12. Faţă de conductorii metalici convenţionali, fibrele optice au următoarele avantaje:
m/s).
• mai ieftine – un km de cablu optic este mai ieftin decât aceeaşi lungime de fir de cupru;
• mai subţiri - fibra optică poate fi trasă în diametre mai mici decât firul de cupru;
• capacitate purtătoare mai mare - pentru că fibrele optice sunt mai subţiri decât firele de
cupru, mai multe fibre pot fi adunate într-un cablu de acelaşi diametru. Aceasta permite mai
multe linii telefonice prin acelaşi cablu sau mai multe canale TV;
• mai puţină degradare şi alterare a semnalului - pierderea de semnal pe fibre optice este mai
mică decât pierderea pe firele de cupru;
• semnale luminoase - spre deosebire de semnalele electrice din cupru, semnalele electrice
din fibră nu interferează cu celelalte fire din cablu. Aceasta duce la o conversaţie telefonică mai
bună sau o recepţie TV mai calitativă;
• putere mică - fibrele optice se degradează mai puţin, pot fi folosite transmiţătoarele mai
mici;
• semnale digitale - sunt ideale pentru transmiterea prin fibră optică (pentru reţelele de
calculatoare);
• neinflamabile - pentru că nu trece curent electric prin fibre, nu există riscul de foc;
• greutate mică - o fibră optică este mai uşoară decât un cablu de cupru, şi ocupă mai puţin
spaţiu în pământ;
• flexibilitate mărită. Ele pot transmite şi primi lumină de la camere digitale flexibile în
următoarele scopuri: imagine medicală, imagine mecanică, instalaţii.
16. În operarea monomod (singlemod), când diametrul miezului ajunge de ordinul lungimii
de undă (2-9 μm), prin fibra optică se propagă o singură rază . În operarea multimod, diametrul
firului este suficient de mare (50...70μm), pentru a permite propagarea în mai multe moduri,
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 14/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 12
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
fiecare având timpi şi viteze de propagare diferite. În fibrele cu indice gradat (FOG) indicele de
refracţie al miezului descreşte parabolic de la centru spre exterior. În acest fel, refracţiile
permanente fac ca raza de lumină să se propage ca o sinusoidă prin miez. Razele de lumină
parcurg traseele mai lungi (cele din zona cu indice de refracţie redus) cu o viteză sporită, şi ca
atare dispersia scade, putându-se obţine chiar performanţe de ordinul 1ns/km 13. La cablul format din mai multe mănunchiuri se recomandă ca într -un mănunchi (buffer)
să se amplaseze între 7 şi 19 fibre într -o configuraţie hexagonală.
14. Performanţele optime ale detectoarelor se obţin la o lungime de undă (0,8 – 0,9 μm)
diferită de cea la care atenuarea în fibră e minimă (1,3 ; 1,5μm). Alegerea combinaţiilor sursă –
fibră – detector trebuie făcută cu multă atenţie pentru a obţine un compromis satisfăcător al
performanţelor.
15. Utilizarea fibrei optice duce la schimbări spectaculoase în tehnica transmiterii de date.
Dacă ne referim doar la gabarit, un cablu cu diametrul de 75 mm conţinând 900 de perechi de
fire de Cu, poate fi înlocuit de o fibră optică cu numai 0,8 mm, având aceeaşi capacitate de
transmitere a informaţiei.
16. Costul fibrei a ajuns comparabil cu cel al cablurilor metalice convenţionale şi tinde să
scadă pe măsură ce cercetările nanometrice ale materialelor se extind şi tehnologiile de fabricaţie
sunt tot mai perfecţionate.
17. Avantajele utilizării fibrei optice sunt multiple: posibilitate de a transmite date cu viteză
foarte mare (> Gbit/s); imunitate aproape totală la interferenţe electromagnetice; diafonii foartereduse; atenuare foarte mică; separarea electrică dintre emiţător şi receptor; probabilitate foarte
mică de eroare; calitate superioară a semnalului transmis; nu perturbă alte medii de comunicaţie;
18. Dezavantajele sunt legate de montarea mai dificilă, în condiţii de exigenţă sporită şi
necesitatea folosirii unor tehnologii speciale.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 15/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 13
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap.3. MODELUL MATEMATIC DE TRANSMITERE A INFORMAŢIEI
PRIN FIBRĂ OPTICĂ
În acest capitol am studiat şi analizat fibra optică ca mediu de transmitere a informaţiei prin
intermediul unei purtătoare luminoase, numită radiaţie luminoasă. Se prezintă fundamentarea
matematică a propagării acestei radiaţii prin fibra optică ideală, respectiv printr -un mediu
dielectric lipsit de pierderi.
Din punct de vedere al câmpului electromagnetic, un ghid de undă metallic are doua mulţimi
de soluţii pentru cele două tipuri de moduri ce se propagă: moduri transversal magnetice simoduri transversal electrice. Ambele moduri sunt caracterizate prin vectori câmp electric şi
magnetic având numai component transversal direcţiei de propagare (axa ghidului de undă).
3.1. COMPARAŢIE ÎNTRE GHIDURILE DE UNDA METALICE ŞI GHIDURILE DE UNDA
DIELECTRICE.
Într-un ghid de undă optic, dielectric, apar şi alte moduri de propagare, dar numai modurile
cu simetrie cilindrică, TE OM şi TM OM
sunt pure. Toate celelalte moduri sunt hibride, având
componente electrice şi magnetice şi pe direcţia de propagare.
3.2. TIPURILE DE FIBRE OPTICE; PROFILUL INDICELUI DE REFRACŢIE ÎN FIBRA OPTICĂ
Fibrele optice pot fi clasificate în primul rând după numărul modurilor care se propagă prin
fibră, în două categorii: fibre unimod; fibre multimod. În figura 3.1 se prezintă fibra optică
multimod cu discontinuitate – FOD ce are o variaţie discontinuă, în treaptă a indicelui de
refracţie între miez şi înveliş, iar în figura 3.2 se prezintă fibra optică multimod gradată – FOG
[98] ce are o variaţie continuă, gradată a indicelui de refracţie în secţiunea miezului şi cu valoare
constantă în înveliş.
n1 - miez
n2 - învelis
n1
n2
AN = sin max
max
100-150 m
60 m
n
r
na - învelis
n
r
n0
n0
n(r)
n(r)
na
n0
Figura 3.1 – Fibra optică cu discontinuitate Figura 3.2 – Fibra optică gradată
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 16/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 14
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
3.3. ANALIZA GEOMETRICĂ A PROPAGĂRII ÎN FIBRA OPTICĂ
Undele luminoase din fibră au suprafeţele de undă aproape plane şi din acest motiv pot fi
reprezentate local printr-un vector de undă perpendicular pe aceste suprafeţe, care indică direcţia
de propagare [48]. Se poate aprecia, în sensul opticii geometrice, că lumina se propagă pe o rază
a cărei direcţie o indică vectorul de undă, (r). Deoarece aceste raze de lumină parcurg zone cuindici de refracţie, n (r), diferiţi, razele vor urma de regulă o traiectorie curbilinie.
Modulul k n al vectorului de undă în fiecare punct din FOG este egal cu produsul dintre
indicele local de refracţie, n, şi vectorul de undă al radiaţiei în vid, (k = 2π/λ) [94]:
. (3.5)
Aceasta ia valori cuprinse întotdeauna între cele două extreme:
k 0 = n0
k
k (3.6.a)
a = na k = k 0 . (3.6.b)
Vectorul de undă (r), poate fi descompus, într-un sistem de coordonate cilindrice (r, θ, z),
în componentele sale (figura 3.4) [100]:
a) Componenta axială, β , este pentru orice mod o
mărime constantă ce se află în strânsă dependenţă cu
viteza de propagare, respectiv cu timpul de propagare.Din această cauză β este numit constantă de propagare
a modului şi poate fi pusă în legătură cu cu valoarea
maximă a vectorului de undă, k 0
mărimi auxiliare, δ:
, prin intermediul unei
β = k 0 (3.7)
δ = (1- /
) (3.8)
Marimea δ poartă numele de constantă normală de propagare
b) Componenta azimutală, k 0, nu este, spre deosebire de β , constantă pe traiectoria razei de
lumină ci depinde de distanţa radială la axa fibrei. O condiţie la limită care trebuie îndeplinită de
orice mod de propagare este ca modulul k 0 = l/r (l=0,1,2,...). Cu alte cuvinte, circumferinţa
oricărui cerc de rază r trebuie să fie un multiplu întreg al lungimii de undă, λ0
R2
R1
u(r)r Kn(r)l/r
, proiectate pe acest
Figura 3.4 – Vector de undă
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 17/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 15
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
cerc tangent la raza de lumină [100]:
2πr = lλ0 şi deci k 0 = = (3.9)
c) Componenta radială a vectorului de undă, u(r) este tot funcţie de rază; ea este mult mai
dificil de calculat decât k 0. Prin însumarea vectorială (Figura 3.4) a mărimilor cunoscute k 0
u
,β , se
obţine relaţia [100]:
2(r) = (r) – β
2- . (3.10)
Se observă că u(r)este real numai pentru acele valori ale lui r la care membrul drept al
relaţiei este mai mare decât zero.
3.4. 1. Studiul transmisiei prin fibră optică este necesar pentru a putea înţelege fenomenele ce
apar la îmbinările fibrelor optice, precum şi elementele care au rol hotărâtor în transmisia de
bună calitate prin aceste îmbinări.
CONCLUZII
2. Doar la ghidul de undă optic energia se propagă printr -un mediu dielectric (sticlă sau
plastic), cu indice de refracţie diferit de unitate, pe cand într-un ghid de undă metalic, energia se
propagă teoretic în vid. Deci în fibra optică, faza şi viteza de grup a undei sunt funcţie de
materialul dielectric şi de frecvenţa radiaţiei, existând o interacţiune permanentă între câmp şi
material. Această interacţiune produce pierderi de radiaţie prin diverse mecanisme, producând şi
dispersia fascicolului incident, datorită dependenţei dintre indicele de refracţie al fibrei şilungimea de undă a radiaţiei luminoase.
3. Fibrele optice multimod au diametrul miezului mult mai mare decât lungimea de undă a
radiaţiei incidente, deci vor permite toleranţe mari în dimensiunile lor a elementelor de cuplare
cu sursa şi chiar a surselor de radiaţie.
4. Forma specifică a profilului indicelui de refracţie are efect hotărâtor asupra distribuţiei
puterii optice ghidate în fibră şi asupra atenuării totale a acesteia, dar, şi mai important, profilul
influenţează hotărâtor vitezele diverselor moduri de propagare.
5. Fibra optică cu discontinuitate – FOD are o variaţie discontinuă, în treaptă a indicelui de
refracţie între miez şi înveliş, iar fibra optică gradată – FOG ce are o variaţie continuă, gradată a
indicelui de refracţie în secţiunea miezului şi cu valoare constantă în înveliş .
6. Modurile care pot fi admise fără pierderi în fibra optică au constanta de propagare, β , mai
mare decât vectorul de undă din înveliş. Undele superficiale mai puţin atenuate sunt amorsate de
către razele de lumină incidente oblic în fibră (φ ≠ 0) care fac cu normala la fibră un unghi θ,
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 18/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 16
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
sensibil mai mare decât unghiul critic corespunzător iniţierii modurilor permise de ecuaţia (3.43).
Acest lucru se întâmplă în special în FOG, la marginea miezului, unde r≈ a. Unghiul de
acceptare tinde la zero în acest caz, dar pentru fascicole foarte oblice, (φ→ π/2), continuă să
rămână la fel de mare, ca în cazul razelor de lumină incidente în vecinătatea axei.
7. Valoarea constantei de structură, v, în momentul blocării unui mod, (ω = 0), este din acest
motiv caracteristică fiecărui mod în fibră; ea este numită constantă critică de structură, vc
8. Este posibil ca distanţa pe care se extinde câmpul ghidat din fibra unimod în înveliş să
crească simţitor, ceea ce implică evident pierderi de radiaţie crescute. Această proprietate poate
fi utilă însă la îmbinarea a două fibre optice între ele, deoarece permite toleranţe geometrice
acceptabile. Reducând constanta de structură, v, a fibrei doar în regiunea de îmbinare, de
exemplu prin elongaţia fibrei la capete, se va reduce corespunzător şi gradul de precizie, ridicat
de altfel, impus la centrarea capetelor celor două fibre de îmbinat.
. În
fibră se vor propaga numai acele valori a radiaţiei luminoase a căror constantă critică de
structură, numită deseori frecvenţă unghiulară normată de blocare, este mai mică decât constanta
de structură a fibrei, v.
9. Dispersia în fibra optică are trei componente principale:
a) Dispersia ghidului de undă – datorată interdependenţei dintre lungimea de undă şi
constanta de structură modală, v
b) Dispersia materială – datorată dependenţei indicelui de refracţie al fibrei de lungimea de
undă a radiaţiei incidente. c) Dispersia modală – (numită şi intermodală) – datorată diferenţei dintre vitezele de grup
ale diverselor grupuri de moduri, caracterizate prin ordinul modului ( l+m).
Primele două componente ale dispersiei totale sunt caracteristice oricărui mod de propagare, şi se
pot grupa într-un singur termen, numit dispersie intramodală, .
10. Dispersia totală variază, prin intermediul dispersiei de material, direct proporţional, şi cu
acelaşi ordin de mărime, cu modificarea lărgimii spectrale de bandă a sursei de radiaţie. Este
evident că o combinaţie între o fibră de sticlă dopată cu B2O3
11. Studiind funcţia pondere a fibrelor optice s-a demonstrat că durata minimă sau dispersia
modală se obţine în fibra optică cu profil cvasiparabolic.
şi o diodă laser dă o dispersieminimă de 1,27μm.
12. Cuplarea între ele a modurilor este cauzată de imperfecţiunile de structură,
neomogenităţile indicelui de refracţie, fluctuaţiile diametrului fibrei, ajungându-se la o egalizare
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 19/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 17
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
a vitezelor de grup modale, modurile cuplate tind astfel să aibă o viteză de propagare medie
egală.
13. Atenuarea radiaţiei laser în fibra optică este dată de:
• absorbţia materială în fibra optică
• difuzia materială • difuzia geometrică a ghidului de undă
• radiaţia de curbură a fibrei optice
• radiaţia externă şi diafonia optică
14. Atenuarea radiaţiei laser în fibrele optice se explică în principal prin fenomenele de
absorbţie şi difuzie. Absorbţia se datorează ionilor de impurităţi prezenţi în materialul fibrei
optice, constând din ioni metalici şi ioni OH -
. Procedeele actuale de fabricaţie a sticlei optice
permit reducerea conţinutului de impurităţi metalice din fibra optică. Atenuarea prin difuzie este
îndeosebi consecinţa fluctuaţiilor termice şi neomogenităţilor de construcţie şi de material ale
fibrei optice. Difuzia este dependentă de lungimea de undă a radiaţiei incidente şi descreşte cu
lungimea de undă.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 20/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 18
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap.4. FIBRA OPTICĂ
4.1. În acest capitol am studiat principalele tehnologii curent folosite în fabricaţia fibrelor optice
şi a cablurilor optice multifibră, scoţând în evidenţă progresele obţinute în fabricaţia unor fibre
cu atenuări şi dispersii cât mai mici.
CONSIDERAŢII GENERALE
Indiferent de compoziţia aleasă , materialul dielectric utilizat pentru obţinerea fibrelor optice
trebuie să răspundă următoarelor cerinţe: să aibă transparenţa cât mai bună la lungimea de undă a
semnalului luminos folosit; să posede stabilitate chimică cât mai bună în timp; să fie uşor
prelucrabil în toate fazele procesului tehnologic.
Dintre toate tehnologiile care se vor analiza în continuare, depunerea chimică în stare de
vapori este cea care permite obţinerea unei game largi de compoziţii chimice, de la bioxidul de
siliciu pur până la sticla multicompozită rezultată prin adăugarea în concentraţii considerabile aunor substanţe de aditivare cu scopul modificării sensibile a indicelui de refractie.
4.2. O fibră optică adecvată transmisiei informaţiei pe purtătoare luminoasă trebuie să satisfacă
trei condiţii principale: trebuie să ghideze radiaţia în interiorul miezului, astfel încât să apară cât
mai puţine pierderi externe de radiaţie; pierderile prin absorbţie şi difuzie în interiorul fibrei să
fie cât mai reduse; forma impulsului de radiaţie transmis prin fibră să se păstreze nealterată pe o
distanţă cât mai mare, ceea ce înseamnă că fibra optică trebuie să aibă o dispersie cât mai redusă,
şi deci o banda de trecere cât mai ridicată.
TEHNOLOGIA DE FABRICARE A FIBRELOR OPTICE
Dintre toate tehnologiile care se vor analiza în continuare, depunerea chimică în stare de
vapori este cea care permite obţinerea unei game largi de compoziţii chimice, de la bioxidul de
siliciu pur până la sticla multicompozită rezultată prin adăugarea în concentraţii considerabile a
unor substanţe de aditivare cu scopul modificării sensibile a indicelui de refractie.
Procedeele de fabricaţie a fibrelor optice din sticlă de amestec se bazează pe metode clasice
folosite în tehnologia sticlei optice. În majoritatea lor aceste procedee folosesc un creuzet dublu
(double crucible) [77]. Dacă însă la fabricarea fibrelor optice se utilizează sticla din silică (SiO2
),care are un punct de topire mult mai ridicat decât sticlele de amestec, se folosesc tehnici de
depuneri chimice, prin oxidare în stare de vapori – DCSV (CVD = Chemical Vapor
Deposition)[66].
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 21/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 19
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Figura 4.3 – Principiul şi echipamentele de
tragere ale fibrei optice
4.2.1. Fabricarea sticlei şi apoi tragerea fibrei se execută într -o incintă lipsită de impurităţi.
Materialele componente ale sticlei de amestec se depun mai întâi într-un creuzet din platină pură
şi se topesc la o temperatură de 1200...1500ºC, într -un cuptor electric cu pat de siliciu, ca în
figura 4.1 [140]. Sticla este trasă în fibră optică cu ajutorul unui creuzet dublu, schiţat în figura4.2[140].
METODA CREUZETULUI DUBLU
Înainte ca fibra să ajungă pe tamburul pe care se
înfăşoară, ea trece printr -un vas conţinând un material
plastic de acoperire, de regulă un polimer şi apoi
printr-un cuptor cu ultraviolete tubular în care acesta polimerizează. Un dispozitiv de micromăsurătoare cu
buclă de reacţie asigură un control permanent, de
precizie al diametrului fibrei. După aplicarea celui de-
al doilea strat protector şi polimerizarea acestuia în cel
de-al doilea cuptor cu ultraviolete, se face o ultimă
verificare a diametrului. Dispozitivele de
micromăsurătoare pe lângă rolul permanent de a
verifica grosimea fibrei au şi rolul de a comanda
viteza de înfăşurare a tamburului şi temperatura
creuzetelor astfel încât grosimea fibrei sa se menţină
constantă. figura 4.3[35].
Fibra optica
Orificii de tragere
Creuzet interior
Creuzet exterior
Cuptor electric
Bara de sticla pentruinvelisul fibrei
Bara de sticlapentru miezul fibrei
Creuzet
Cuptor electric
Pat de siliciu
Bara de sticla
Role de tragere
Figura 4.2 – Tragerea fibrelor optice prin metoda
creuzetului dublu
Figura 4.1 – Tragerea din topitură a barelor de sticlă
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 22/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 20
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Tabelul 4.1 – Principalele caracteristici ale metodei creuzetului dublu
Caracteristicile procedeului Consecinţe asupra fibrei optice
1. Calităţi:
- flexibilitate în compoziţie şi geometrie........
- tragere continuă ...........................................
- etape intermediare puţine ...........................
favorizează proiectarea fibrei (AN,
Dmiez /Dînveliş
scad costurile
)
scad costurile
2. Deficienţe:
- controlul dificil al profilului indicelui de refracţie şi al
vitezei de tragere....................
- impurităţi în fibră, necesită materiale pure, mediu
“curat” .....................................
scade banda de trecere, cresc costurile
creşte atenuarea, cresc costurile
4.2.2. Tabelul 4.2 – Principalele caracteristici ale metodei depunerii interne in stare de vapori - DISV
DEPUNERI CHIMICE DIN STARE DE VAPORI – DCSV
Caracteristicile procedeului Consecinţe asupra fibrei optice
1. Calităţi:
- depunere în mediu închis..........................................
- flexibilitate în compoziţie..........................................
scade atenuarea, scade preţul de cost
favorizează proiectarea fibrei
2. Deficienţe:
- depunere în tub de silică...........................................
- dimesiuni reduse ale preformei ................................
- viteză mică de depunere (randament mic).................
- control dificil al profilului de refracţie......................
- influenţează negativ geometria fibrei optice
- creşte atenuarea
- scade rezistenţa mecanică - creşte costul
- creşte costul
- scade banda de trecere
- creşte costul
Tabelul 4.3 – Principalele caracteristici ale metodei depunerii externe din stare de vapori - DESV
Caracteristicile procedeului Consecinţe asupra fibrei optice
1. Calităţi:
- controlul profilului indicelui de refracţie ...........................
- dimensiunile preformei ......................................................
- viteză de depunere mare ....................................................
- flexibilitate şi control geometric al preformei ......................
creşte banda de trecere
scad costurile
scad costurile
favorizează proiectarea fibrei
2. Deficienţe:
- gol central în preformă..............................................
- contaminare cu hidroxil (OH–
- multe etape intermediare ..........................................
)..................................
- defavorizează proiectarea fibrei
- creşte atenuarea (la λ mare)
- creşte costul
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 23/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 21
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
4.3. Cablul optic multifilar sau unifilar, are o secţiune mult mai
mare decât a miezului optic prin care se propagă radiaţia,
deoarece un cablu conţine fibrele optice şi acoperirile lor de protecţie, unul sau mai multe elemente de fixare şi rezistenţă,
precum şi o cămaşă extreioară (figura 4.14) [43]
CABLURI OPTICE
Fibrele optice se încorporează în cablu prin înfăşurarea în
jurul unui element central de rezistenţă, ceea ce introduce
tensiuni mecanice, în urma torsionării, tensiuni de care trebuie
ţinut seama în proiectarea cablului.
4.3.1.
In cazul acestor cabluri (figura 4.16), fibrele optice (Optical Fibers) sunt amplasate în centrul
cablului, protejate intr-un tub cu rol de protecţie şi amortizare a şocurilor (Buffer Tube). Cablul din figura
4.17 are aceleaşi părţi componente, diferenţa constând în existenţa a două fascicule de fibre aflate în tubul
de protecţie (Buffer Tube).
CABLU OPTIC MULTIFILAR, AMPLASAT ÎNTR-UN TUB CENTRAL
4.3.2. CABLU OPTIC MULTIFILAR MONTAT ÎN TUBURI ÎNFĂŞURATE ÎN JURUL UNUI
ELEMENT CENTRAL DE REZISTENŢĂ
Figura 4.14 – Componentele unui cablu
Figura 4.16 – Cablu optic multifilar amplasat în tub
central
Figura 4.17 - Cablu optic multifilar cu două fascicule
de fibre amplasate în tubul central
Figura 4.20 - Cablu optic multifilar montat în tuburi
înfăşurate în jurul unui element central de
rezistenţă – aşezarea fibrelor in model tip fascicul
de 12 fire
Figura 4.19 – Cablu optic multifilar montat în tuburi
înfăşurate în jurul unui element central de rezistenţă
– aşezarea fibrelor in model tip pamblică
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 24/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 22
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
4.3.3. Constructiv, se observă în figura 4.23
existenţa unui inel din polietilenă de medie
densitate (Inner Jacket) şi a unui strat foarte
rezistent din matase (Yarn Strength Members),
care ridică rezistenţa la tracţiune pe care o
suportă cablul.
CABLU OPTIC DIELECTRIC CU TUB CENTRAL ÎNTĂRIT
4.3.4. În figura 4.24 se prezintă un cablu, care are pe
lângă cablul din figura 4.16, un cablu telefonic.
CABLU OPTIC COMBINAT CU CABLU TELEFONIC CU PERECHI DE CUPRU
Constructiv există cablu combinat cu 6 fire din
fibră optică şi 6 fire de cupru (3 perechi) până la
96 fire de fibră optică combinate cu 200 fire
cupru (100 perechi)
4.3.5. Este un cablu folosit pentru cablările
interioare în clădiri şi instituţii. Constructiv
seamăna cu cablul din figura 4.18, diferenţa
între acestea fiind faptul că la cablul interior
lipsesc elementele de armare, acest fapt
facându-le flexibile. Ele sunt complet
dielectrice, putându-le amplasa fără probleme
pe lângă traseele de curent, neinterferând cu
acestea.
CABLU OPTIC TIP COLOANĂ
4.4. Fibrele optice folosite pe scară largă în tehnica comunicaţiilor sunt înglobate în cabluri care
constructiv au o lungime limitată la aproximativ 4 km. Deoarece această distanţă nu satisface
condiţiile din teren , când se doreşte realizarea unei linii de telecomunicaţii prin fibră optică, de
lungime mare, de zeci şi chiar sute de kilometri, este necesară îmbinarea acestor cabluri între ele,
ATENUĂRI ÎN FIBRA OPTICĂ
Figura 4.23 – Cablu de fibră optică dielectric cu tub central
întărit
Figura 4.24 – Tip de cablu optic combinat cu cablu telefonic
Figura 4.25 – Cablu optic tip coloană
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 25/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 23
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
îmbinare demontabilă sau fixă, caz în care sunt necesari conectori optici sau sudură optică de
înaltă tehnicitate.
4.4.1.
În cuplajul de intrare în fibra optică există cinci componente principale ale atenuării radiaţieiincidente în fibra optică[141].
ATENUĂRI ÎN CUPLAJUL DE INTRARE DINTRE SURSA DE RADIAŢIE (DIODA
ELECTROLUMINESCENTĂ SAU DIODA LASER) ŞI CABLUL OPTIC
Acestea sunt: radiaţia neinterceptată din puterea totală a sursei ce reprezintă porţiunea din
puterea sursei care nu ajunge la capătul mănunchiului de fibre optice ce constituie cablul optic;
f racţiunea de împachetare ce reprezintă partea din puterea sursei care cade pe suprafaţa inactivă
a fibrei (învelişul de silică), aceasta fiind pierdută; apertura numerică ce este pierderea datorată
unghiului de acceptare la intrarea în fibra optică; r eflexiile Fresnel ce reprezintă pierderea la
suprafaţa dintre miezul fibrei şi aer (mediul ambiant); alte pierderi reduse ce sunt pierderi date de
lustruirea imperfectă a capetelor fibrei, particole de praf, apă, etc.
4.4.2. ATENUĂRI ÎN CUPLAJUL DE IEŞIRE DINTRE CABLUL OPTIC ŞI
FOTODETECTORUL OPTIC
Fiecare dintre componentele atenuării radiaţiei în cuplajul de ieşire din cablul optic este
asemănătoare cu cele de la intrare. Se regăsesc următoarele atenuări: radiaţia neinterceptată;
apertura numerică; reflexiile Fresnel; alte pierderi reduse.
4.5. 1. O fibră optică adecvată transmisiei informaţiei pe purtătoare luminoasă trebuie să
satisfacă trei condiţii principale:
CONCLUZII
• trebuie să ghideze radiaţia în interiorul miezului, astfel încât să apară cât mai puţine
pierderi externe de radiaţie;
• pierderile prin absorbţie şi difuzie în interiorul fibrei să fie cât mai reduse;
• forma impulsului de radiaţie transmis prin fibră să se păstreze nealterată pe o distanţă cât
mai mare, ceea ce înseamnă că fibra optică trebuie să aibă o dispersie cât mai redusă, şi deci o
banda de trecere cât mai ridicată.
2. Utilizarea sticlelor de mare puritate, poate să ducă, folosind metoda creuzetului dublu, la
obţinerea unor fibre optice cu atenuare specifică mai mică de 3db/km.
3. Avantajele metodei cu plasmă prin microunde , constau în faptul că se pot depune straturi
de sticlă foarte subţiri la fiecare trecere a rezonatorului prin zona de reacţie, rezultând de aici
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 26/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 24
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
posibilitatea de obţinere a unor profiluri foarte diferite a indicelui de refracţie.
4. Acordând o atenţie deosebită detaliilor procesului de depunere, inclusiv utilizării unor
materiale chimice pure şi asigurând şi o sinterizare completă, ca şi o geometrie uniformă, s -au
obţinut prin acest procedeu fibre optice unimod – FOD – cu diametrul miezului de 9,4 μm, cu
atenuări minime de numai 0,2 dB/km la lungimea de undă de 1550 nm. Această valoare aatenuării specifice este practic egală cu valoarea teoretică minimă e 0,18 dB/km a atenuării
intrinseci, calculate pentru acest tip de fibră optică. Dacă utilizarea unui tub suport din silică, în
procedeul DISV reprezintă un avantaj, în sensul că asigură un mediu închis curat, calitatea şi
compoziţia acestui tub influenţează hotărâtor geometria, atenuarea fibrei şi banda de trecere a
acesteia.
5. Prin procedeul DESV cu depunere axială se pot obţine atât fibre multimod, cât şi unimod.
Folosind acest procedeu se obţin preforme de sticlă ajungând la o bară de 5 m lungime cu o
greutate de 120 Kg din care se trag 4000 ml de fibră cu diametrul de 125μm.
6. Cablurile cu fibră optică care se produc pe piaţa satisfac toate cerinţele
telecomunicaţiilor, având posibilitatea de a se monta pe stâlpi cu deschideri foarte mari, datorită
unor elemente de autosustinere sau se pot monta pe stâlpi de medie tensiune datorită construcţiei
fără elemente metalice, fiind complet dielectrice. Datorită posibilităţii cuplării cu perechi de fire
de cupru este mult mai accesibil montarea şi folosirea acestora în domeniul telecomunicaţiilor.
7. Studiind diverse aplicaţii ale cablurilor cu fibră optică, se poate trage concluzia că în
domeniul telecomunicaţiilor în care lucrez sunt apreciate calitativ tipurile de cabluri prezentate. 8. În cuplajul de intrare în fibra optică există cinci componente principale ale atenuării
radiaţiei incidente în fibra optică:
• Radiaţia neinterceptată din puterea totală a sursei – reprezintă porţiunea din puterea sursei
care nu ajunge la capătul mănunchiului de fibre optice ce constituie cablul optic;
• Fracţiune de împachetare – reprezintă partea din puterea sursei care cade pe suprafaţa
inactivă a fibrei (învelişul de silică), aceasta fiind pierdută;
•
Apertura numerică – este pierderea datorată unghiului de acceptare la intrarea în fibraoptică;
• Reflexii Fresnel – reprezintă pierderea la suprafaţa dintre miezul fibrei şi aer (mediul
ambiant);
• Alte pierderi reduse – sunt pierderi date de lustruirea imperfectă a capetelor fibrei,
particole de praf, apă, etc.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 27/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 25
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
9. Valoarea atenuării din cuplajul de intrare depinde atât de caracteristicile cablului optic
utilizat cât şi de sursa de radiaţie aleasă – laser sau diodă electroluminescentă. Alegerea sursei,
fie ea diodă electroluminescentă sau diodă laser, influenţează valoarea puterii optice cuplate în
fibră şi este factorul determinant în orice sistem de comunicaţii prin fibre optice. Luând o diodă
electroluminescentă şi o diodă laser de cu puteri de emisie identice, dioda laser va permitecuplarea unei puteri mai mari în cablul optic, datorită divergenţei mult mai reduse a fascicolului
de radiaţie emis de către diodă, cât şi a suprafeţei sale mici de emisie. Din acest motiv radiaţia
emisă de o diodă laser poate fi focalizată în miezul unei singure fibre optice, multimod sau
unimod, pe când radiaţia emisă de către o diodă electroluminescentă nu poate fi cuplată decât la
un cablu optic multifilar, multimodal.
10.
11. Se observă că atât în cuplajul de intrare cât şi în cel de ieşire avem atenuări datorate
radiaţiei neinterceptată din radiaţia incidentă, atenuări datorate aperturii numer ice, reflexiilor
Fresnel şi altor atenuări de valoare redusă.
În cazul unei incidenţe diferite de normala la suprafaţa fotodetectorului s-a arătat că
pentru cazul aer/sticlă (n=1,55), coeficientul de transmisie nu variază semnificativ faţă de
valoarea 0,96 până când unghiul de incidenţă nu se apropie de 60º
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 28/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 26
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap.5. CERCETĂRI PRIVIND TEHNOLOGIILE DE ÎMBINARE A
FIBRELOR OPTICE
5.1. 5.1.1. ÎMBINAREA MECANICĂ
TEHNOLOGII DE ÎMBINARE A FIBRELOR OPTICE
Prezentată în figura 5.1 se poate realiza cu dispozitive speciale figura 5.13, ce aliniază fibrele
optice foarte precis, pentru a se putea asigura trecerea luminii de la o fibră la cealaltă [36].
Modul de îmbinare a fibrei optice prin metoda mecanică se face urmând 4 paşi:
Pasul1: Se pregăteşte fibra optică, respectiv se curăţă de stratul de protecţie, tubul de
protecţie, lacul acoperitor, etc. Se va avea în vedere obţinerea unei fibre optice foarte curate.
Pasul 2: Îndreptarea suprafeţelor de contact ale fibrei optice. Îndreptarea se realizează cu o
sculă specială cu diamant care realizează o tăietură perfectă, fără a deforma capătul.
Pasul 3: Realizarea îmbinării mecanice. Gelul ce se află în interiorul sistemului în dreptul
indexului, asigură un cuplaj optim a celor două fibre.
Pasul 4: Protejarea fibrei – Dispozitivul de îmbinare mecanică asigură protejarea fibrelor de
factorii atmosferici prin închiderea acestuia şi asigurătotodată şi protecţia mecanică a îmbinării.
5.1.2. ÎMBINAREA SUDATĂ
Prezentată în figura 5.5, este actul prin care se unesc două fibre optice cap la cap utilizând
arcul electric. Scopul este de a fuziona cele două fibre împreună
Figura 5.1 – Principiul unei îmbinări mecanice
realizând o legătură continuă
între cele două fibre.
ÎMBINARE MECANICĂ
aliniere în manşon
fibră fibră
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 29/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 27
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.2. FAZELE SUDĂRII FIBREI OPTICE – FS-FO (FuSion Fiber Optic)
1. PREGATIREA FIBRELOR PENTRU SUDARE – FS-FO-1
2. EXECUŢIA PROCESULUI DE SUDARE – FS-FO-2
3. URMĂRIREA PARAMETRILOR – FS-FO-3
4. ASAMBLAREA – FS-FO-4
În cadrul execuţiei procesului de sudare am introdus fazele:
1. APROPIEREA FIBRELOR Î N VEDEREA SUDĂRII – FS-FO-2-1
2. ALINIEREA ŞI DETERMINAREA UNGHIURILOR DE TĂIERE A CELOR DOUĂ FIBRE SUPUSE
SUDURII – FS-FO-2-2
3. RECUNOASTEREA FIBRELOR ŞI DETERMINAREA DIFERENŢELOR DE CONCENTRICITATE A
CELOR DOUĂ FIBRE– FS-FO-2-3
4. ARCUL ELECTRIC – FS-FO-2-4
5. MĂSURAREA PIERDERII ESTIMATE ŞI A CONCENTRICITĂŢII FIBRELOR DUPĂ SUDARE –
FS-FO-2-5
Sintetic, fazele sudurii sunt prezentate în figura 5.6
Figura 5.5 - Principiul îmbinării sudate
ÎMBINARE SUDATĂ
arc electric
fibră fibră
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 30/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 28
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.2.1. PREGATIREA FIBRELOR PENTRU SUDARE – FS-FO-1
Cablul de fibră optică poate avea de la 1 fir pana la 432 sau chiar mai multe fire de fibră
optică. Pentru a putea suda aceste fire, cablul trebuie mai întâi să fie dezizolat.
În urma decojirii bufferelor vom avea acces la fibrele optice din bufferele respective. Aceste
fibre sunt la rândul lor protejate de un gel care protejează fibrele optice de lichide, care prin
îngheţ le-ar putea fractura. Acest gel se îndepartează folosind alcool metilic. Această operaţie se
numeşte decapare (fig.5.10).
Figura 5.6 – Fazele sudurii fibrei optice
Figura 5.7 – Cablul de fibră optică după depărtarea cămăşii
exterioare de protecţie.
Figura 5.8 – Departarea cămăşii interioare de protecţie a
cablului de fibră opică
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 31/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 29
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Pe tot parcursul acestor operaţii, mâinile trebuiesc protejate pentru evitarea contactului cu gelul
protector al fibrei. După decaparea fibrelor optice se introduce un manson termoretractabil pe
fibra ce urmează a fi sudată figura 5.12, manşon ce are ca rol asigurarea rigidităţii sudurii şi
protecţiei acesteia la forţele de forfecare şi tracţiune, datorită elementului metalic de rezistenţă
aflat în interiorul acestuia.
Folosind cleştele stripper pentru fibră optică se decojeşte fibra de stratul de lac protector ( figura
5.14). După ce fibra s-a decojit, se pregăteşte faţa ce urmează a fi sudată, printr -o tăiere la un
unghi de 90 grade folosind o ghilotină speciala (Fiber Cleaver) acestui scop. ( figura 5.16 ).
Figura 5.10 – Curăţierea fibrelor optice Figura 5.12 – Introducerea manşonului termocontracta
Figura 5.14 – Decoji rea fibrei optice Figura 5.16 – Tăierea fibrei optice pentru sudare
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 32/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 30
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.2.2. EXECUŢIA PROCESULUI DE SUDARE – FS-FO-2
Pentru sudarea fibrelor optice avem nevoie de un aparat
special capabil sa sudeze fibrele optice, ţinând cont de
dimensiunile şi tipul de îmbinare [39]. În figura 5.18 este
prezentat aparatul FSM 50S al firmei Fujikura.Mecanismul de sudare este prezentat în figura 5.19
- capul de sudare se compune din doi electrozi ( figura
5.19), un
filament de tungsten prin care circulă un curent electric.
laser cu gaz sau electric, o flacără de gaz, sau un
- două microcamere plasate la un unghi de 90 grade una
faţă de cealaltă astfel încât să arate în orice moment fibra pe
doua axe ( figura 5.19).
În cazul aparatului produs de Fujikura FSM 50S capul de
sudare este format din doi electrozi de titan ce realizează un
arc electric capabil să creeze temperatura de topire a sticlei .
- mecanismul de ghidare al fibrei situate de o parte si de
alta a electrozilor (figura 5.19). Acest mecanism are rolul de
a asigura centrarea fibrelor optice precum si de a împinge
fibrele una spre cealalta în momentul fuziunii pentru a
realiza îmbinarea.
5.2.2.1. FAZELE PROCESULUI DE SUDARE
1. APROPIEREA FIBRELOR ÎN VEDEREA SUDĂRII – FS-FO-2-1
După ce capetele fibrelor ce urmează să fie sudate sunt pregătite respectiv decojite si taiate,
acestea se fixează în aparatul de sudură în mecanismul de ghidare al fibrei. Spaţiul lasat pentru
Figura 5.18 – Aparat de sudat fibra optică
tip Fujikura, model FSM 50S
Figura 5.19 – Mecanismul de ghidare ,
microcamerele şi electrozii aparatului de
sudat fibra optică
Figura 5.21 – Distanţa de la fibrele pentru sudat la
electrozii de sudură înaintea procesului de sudare
Figura 5.22 – Setarea decalajului
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 33/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 31
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
fibrele ce urmeaza să fie sudate este arătat în figura 5.21. Apropierea fibrelor (decalajul sau „gap
setting”) se poate observa în figura 5.22.
2. ALINIEREA ŞI DETERMINAREA UNGHIURILOR DE TĂIERE A CELOR DOUĂ FIBRE SUPUSE
SUDURII – FS-FO-2-2 .În figura 5.23 se observă pe ecranul LCD-ului , într-o singură vedere fibrele ce vin in contact
la o mărire de 295 ori.
3. RECUNOASTEREA FIBRELOR ŞI DETERMINAREA DIFERENŢELOR DE CONCENTRICITATE A
CELOR DOUĂ FIBRE – FS-FO-2-3
După ce fibrele au fost aliniate se arată diferenţele la miezul fibrei în partea de jos a ecranului
aşa cum se poate observa în figura 5.24.
4. ARCUL ELECTRIC – FS-FO-2-4
Se produce arcul electric între cei doi electrozi, arc ce dezvoltă o temperatura de 2000ºC,
temperatură ce duce la topirea fibrei în zona de contact f igura 5.25.
5. MĂSURAREA PIERDERII ESTIMATE ŞI A CONCENTRICITĂŢII FIBRELOR DUPĂ SUDARE – FS-
FO-2-5
Se face o estimare a atenuării semnalului prin fibra optică,
ţinându-se cont de lungimea de undă a radiaţiei luminoase ce
trece prin fibră, diametrul miezului, indicele de refracţie al
miezului fibrei, indicele de refracţie al cămăşii fibrei optice şi
intensitatea sursei luminoase a aparatului. Cunoscând valoarea
radiaţiei emisă şi receptată aparatul face o conversie prin care se
estimează pierderea la nivelul sudurii ca în figura 5.26.
Se aşează manşonul peste sudura executată, având grijă să
nu o fracturăm, după care se aşează în dispozitivul de încălzire situat în partea superioară a
Figura 5.23 – Alinierea fibrelor Figura 5.24 – Recunoasterea
fibrelor şi determinarea
diferenţelor de concentricitate a
celor două fibre
Figura 5.25 – Sudarea propriu-
zisă printr -un arc electric
Figura 5.26 – Masurarea
atenuării
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 34/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 32
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
aparatului de sudare figura 5.27 , unde se află o rezistenta electrica ce î ncalzeste manşonul.
5.2.2.2. PARAMETRII ŞI REGIMUL DE SUDARE
Manşonul figura 5.28 oferă o protecţie la şocurile mecanice precum şi a vibraţiilor mediului.
Totoată datorită aderenţei foarte bune, manşonul conferă o protecţie împotriva mediului ambiant, protejand sudura de lichide şi contaminanţi.
Fibrele au doar două direcţii de deplasare. Aceste direcţii sunt date de mecanismul de
precizie al aparatului. Acest mecanism este prezentat în figura 5.29 unde sunt prezentate două
mecanisme de aliniere de precizie, respectiv arc cu gindă în consolă (a) şi mecanism cu pârghii
(b). Geometria optică de fuziune este ilustrată în figura 5.30. Există doi parametri care definesc
distanţa dintre fibrele unite : distanţa dintre fibre (GAP) şi compensare (OFFSET).
Figura 5.27 – Dispozitivul de încălzire Figura 5.28 – Manşon de protecţie al sudurii
Canelură în V Canelură în V Fibră Fibră
Arcuri
Arcuri
Reazem
Grindă în consolă
Micropoziţioner
Micropoziţioner
Figura 5.29 – Principiul fundamental al alinierii de precizie a- arc cu grindă în consolă, b – mecanism cu pârghii
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 35/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 33
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Programul de sudură aliniază iniţial fibrele
şi produce o scurtă descărcare electrică
(prefuse), pentru a elimina orice prezenţă ce ar
putea contamina capetele fibrelor.
Deasemenea, această descărcare electricăînlătură orice umiditate în microstructuri, care
ar putea provoca fragilitatea sudurii. După
acest scurt arc electric, fibrele se împing uşor
de la punctul de atingere cu 10 μm.
Compensarea (Offset) este setată la 20μm, electrozii fiind mai apropiaţi de fibra din stânga.
Spaţiul între electrozi este de 1-2 mm iar arcul electric provoacă o descărcare între 2000 şi
4000 V. În mod curent tensiunea arcului este de 2000 Volti, la o putere a sudurii de 15-40W.
Curentul de sudare este setat la 10 mA şi aplicat 0,2s care înmoaie ambele capete de fibre şi
se pregăteşte suprapunerea fibrelor şi topirea împreună la contactul fizic.
În cazul în care curentul de sudare este redus pentru sudare de la 10mA la 9 mA, pentru
aceeaşi durată de 0,2 s, rezultatele pierderii prin sudură sunt aproape aceleaşi, dar rezistenţa
mecanică este mult redusă.
Pentru cazul în care pentru sudare se menţine curentul constant de 10 mA iar timpul este
crescut dincolo de 0,2 s, fibrele se pot deforma, sau se distruge complet suprafaţa de contact,
formându-se un cap sferic.Curentul al doilea de sudare începe atunci când se termină de fapt atingerea fibrelor şi
acestea se presează cu scopul de a se suprapune şi a fuziona. În timpul acestei faze, curentul se
reduce la 7 mA pentru 12 secunde, în timp ce fibrele sunt împinse la un decalaj negativ de 10μm.
Creşterea suprapunerii la un arc optim la 15 μm oferă o mai bună rezistenţă mecanică (atunci
când este îndoit la o rază de 1,5 cm faţă de 1,7cm) cu pierdere comparabilă sau uşor mai ridicată
decât la suprapunerea pe 10μm.
O suprapunere mai mică, de 5 μm oferă o sudură cu pierderi comparabile dar care este foartefragilă.
Pentru a finaliza procedura de fuziune, curentul 3 este stabilit la 6,5 mA pentru 3 secunde, în
timp ce lipitura se normalizează.
Parametrii vitali pentru o sudură de calitate sunt puterea arcului şi timpul arcului electric
ce acţionează asupra fibrelor ce urmează a fi sudate.
COMPENSAREElectrod
Axa Electrozilor
ElectrodPunct de contact
Distanta dintre fibre
FO 1 FO 2
Figura 5.30 – Geometria optică de fuziune
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 36/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 34
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Pentru o sudare de calitate, fibra optică este observată printr -un sistem optic cu lentile cu care
este echipat aparatul. Chiar şi aşa există cazuri în care imaginea procesată de sistem nu poate
detecta o sudură cu defecte. Inspecţia vizuală pe monitor este adesea necesară pentru a oferi o
sudură de calitate.
Între aceste doi parametrii există o strânsă interdependenţă ce este arătată în figura 5.31. Amnotat cu A puterea de presudare. Această putere imprimată arcului electric este mai mică decât
puterea utilizată pentru sudura propriuzisă B şi este utilizată pentru arcul de curăţire, ce produce
curăţirea de eventualele mizerii sau grăsimi de pe capătul fibrei, pe intervalul de timp D precum
şi pentru presudare pe intervalul de timp E. Se observă miscarea motorului în acest interval de
presudare. Astfel motorul execută o miscare de apropiere si se opreşte pentru un interval foarte
scurt când apare arcul de curăţire D . Dupa arcul de curaţire motorul îşi continuă miscarea
aducând în contact cele două fibre. În momentul în care arcul atinge puterea nominală, B, fibra
înaintează pe intervalul de timp F timp ce permite suprapunerea celor două fibre.Timpul arcului
G este timpul arcului in care se realizează sudura propriuzisă. Se observă că pe perioada arcului
G motorul după ce amiscat fibra suprapunând-o, după un timp K ce a dus la starea de înmuiere a
fibrei, execută o miscare de depărtare M în intervalul de timp L ce produce o primă detensionare
a fibrelor. După sudura propriuzisă se poat face detensionari multiple cu un arc pe durata J arc cu
o putere mai mică, C.
Aceaste detensionari se fac în impulsuri scurte de o durată H si cu o pauză I. În intervalul J
cât durează aceaste detensionari sunt realizate 5-8 astfel de cicluri, intervalul de timp î ntre două
arcuri fiind notat cu N.
Schema bloc a aparatului de sudat fibra optica este prezentată în figura 5.32
Figura 5.31 – Interdependenţa între descărcarea arcului şi miscarea motorului
în timpul sudării fibrelor optice
Descărcare
arc
Miscare
motor
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 37/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 35
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Se disting următoarele blocuri funcţionale: M1-M4 – Motoare cu pas ce actionează sistemul de poziţionare in V
P1-P2 – Sistem de poziţionare în V
E1-E2 – Electrozi de titan
Unitate centrala – Unitatea de procesare şi calcul a parametrilor de sudare
Bloc comandă – Unitatea de comandă exterioară prin care se reglează parametrii pt. sudare
Bloc alimentare – Sistemul de acumulatori şi/sau alimentare de la reţeaua electrică
Rezistenţă - Sistemul de încălzire a termomanşoanelor
- Circuitul de înaltă tensiune
5.2.3. URMĂRIREA PARAMETRILOR FS-FO-3
În urma măsurătorilor se face o evaluare a parametrilor tuturor sudurilor executate.
Se vor urmări următoarele aspecte:
- atenuarea masurată a sudurilor să nu depăşească valoarea de 0,03dB.
- în urma montării manşonului sa nu existe bule de aer sau lichid in interiorul mansonului
- în manşon fibra sa nu fie ruptă în mod vizibil
- se va măsura cu aparate dedicate (reflectometru) continuitatea tuturor fibrelor.
Dacă toate aceste cerinţe sunt satisfăcute se poate trece la asamblarea sudurilor
Figura 5.32 – Schema bloc a aparatului de sudat fibra optică
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 38/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 36
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.2.4. ASAMBLAREA FS-FO-4
După sudare bufferele cu fibre se montează în dischetele de sudură.
Aceste dischete sunt special prevăzute cu locaşuri unde se monteaza manşoanele de sudură,
pentru a le proteja împotriva ruperilor accidentale. Montarea fibrelor în dischetă se face de o
parte şi de alta a acesteia, bufferele fixându-se rigid de dischetă prin coliere de plastic – figura
5.33. Dischetele la rândul lor se pot monta în functie de caz în cutii de jonctiune, cutii terminale
sau în enclosure.
În figura 5.34 se prezintă o dischetă de sudură unde se disting cele două fibre sudate precum
şi manşonul de sudură aşezat într -unul din locaşurile speciale destinate acestui scop.
5.3. CERCETĂRI PRIVIND PERFORMANŢELE ÎMBINĂRILOR PRIN
SUDARE A FIBRELOR OPTICE DE TELECOMUNICAŢII
5.3.1. CERCETĂRI PRIVIND PIERDEREA DE NIVEL PE ÎMBINAREA SUDATĂ LA SUDAREA
DIFERITELOR TIPURI DE FIBRE OPTICE
a)
Pentru a testa aceste cerinţe, am făcut experienţe de îmbinare pe câte 5 seturi de fibre optice
de diferite tipuri:
b)
Fibra singlemod (SM) cu fibră singlmod (SM)
c)
Fibra singlemod (SM) cu fibra cu dispersie modificată (dispersion shifted fiber – DSF)
d)
Fibră singlemod (SM) cu fibra multimod (MM)
Figura 5.33– Fixarea tubului de protecţie al fibrei optice
de discheta de sudură
Fibră fibra cu dispersie modificată “nonzero”(nonzero dispersion shifted fiber – NZDSF)
- cu fibra multimod (MM)
Figura 5.34 – Aşezarea fibrei optce sudate într -o discheta
de sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 39/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 37
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
e)
f)
Fibră multimod (MM) cu fibră multimod (MM)
Fibră fibra cu dispersie modificată (dispersion shifted fiber – DSF) - cu fibra cu dispersie
modificată (dispersion shifted fiber – DSF)
La acest set de experiment am măsurat pierderea de nivel pe îmbinarea sudată şi numarul de
încercări pentru a realiza o sudură fiabilă (cu atenuare mai mica de 0,03 dB)Pentru sudură s-a folosit aparatul FSM50S produs de Fujikura.
Tot experimental am ales pentru sudarea fibrei singlemod 5 temperaturi de lucru, respectiv de
35ºC, 20ºC, 10ºC, 0ºC şi -5 ºC utilizând la acest experiment tot aparatulul Fujikura FSM50S.
La acest set de experienţe s-a măsurat de asemenea pierderea de nivel pe îmbinarea sudată şi
numărul de încercări pentru a realiza o sudură fiabilă (cu atenuare mai mica de 0,03 dB)
Pentru creşterea rezistenţei sudurii la şocuri mecanice precum şi la forţe de apasare şi de
torsiune, sudura este protejată cu un manşon termocontractabil ce aderă la cele două fibre şi are o
inserţie metalică ce asigură o rezistenţă sporită la astfel de forţe.
În figura 5.35 se prezintă trusa şi aparatul FSM50S produs de firma FUJIKURA
5.3.1.1. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlemod (SM)
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de 22 ºC.
Fibrele care au fost îmbinate au grosimea învelişului de 125μm şi grosimea miezului de 9
μm. După operaţiile premergătoare de decojire, decapare şi pregătire a suprafeţelor din faza FS -
FO-1 s-a trecut la executarea procesului de sudare, respectiv faza FS-FO-2.
Figura 5.35 – Aparatul de sudat fibra optică tip Fujikura model FSM 50S
Fazele primei probe se pot vedea în figura 5.36 .
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 40/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 38
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
În prima imagine se observă faza FS-FO-2-1, respectiv cum se reduce decalajul dintre cele
două fibre. Această imagine reprezintă o vedere pe cele două axe, imagini luate simultan cu cele
două camere TV ale aparatului. Aceste imagini sunt făcute la o mărire a fibrei de 147 ori.
Imaginea a doua reprezinta faza FS-FO-2-2, la o mărire de 295 ori şi se observă cum cele
două fibre sunt recunoscute de aparat ca fiind singlemod si cum aparatul le centrează. În colţul
din stânga sus şi respectiv dreapta se dă unghiul de taiere al fibrei din stânga, respectiv dreapta.
În cazul nostru fibra din stânga are un unghi de tăiere de 0,5 grade iar cea din dreapta de 1,5
grade. Cele două unghiuri sunt sub 3 grade, deci se încadrează în limitele admise.
În a treia imagine se prezintă faza FS-FO-2-3. După ce fibrele au fost aliniate automat se
arată diferenţele la miezul fibrei – respectiv de 0,1 μm în colţul din stânga jos şi la cămaşa fibrei
– respectiv 0,2 μm în colţul din dreapta jos.
Imaginea a patra arată faza FS-FO-2-4, respectiv momentul sudurii. Se observă cum arcul
electric este concentrat în zona de contact a celor două fibre. Reflexia arcului se poate foarte bine
vedea în cămaşa exterioară, dar totodată se vede si zona miezului bine conturată, în această zonălumina fiind mai densă. Imaginile doi, trei şi patru sunt mărite de 295ori.
În imaginea a cincea din figura 5.46 se prezintă faza FS-FO-2-5 şi arată pierderea estimată pe
aceasta sudură respectiv de 0,01dB. Deasemenea se arată că dezaxarea miezului în zona îmbinată
a crescut de la 0,1 μm la 0,2 μm în timp ce dezaxarea cămăşii exterioare a scăzut de la 0,2 μm
la 0μm.
Figura 5.36 – Fazele primei probe a sudării unei fibre SM
cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 41/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 39
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Fazele celei de-a doua probe a sudării unei fibre singlemod cu o fibră singlemod se pot vedea
în figura 5.37 .
Fazele celei de-a treia probe a sudării unei fibre singlemod cu o fibră singlemod se pot vedea
în figura 5.38
Figura 5.37 – Fazele celei de-a doua probe a sudării unei
fibre SM cu o fibră SM
Figura 5.38 – Fazele celei de-a treia probe a sudării unei
fibre SM cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 42/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 40
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Fazele celei de-a patra probe a sudării unei fibre singlemod cu o fibră singlemod se pot vedea
în figura 5.39
Fazele celei de-a cincea probe a sudării unei fibre singlemod cu o fibră singlemod se pot
vedea în figura 5.40
Figura 5.39 – Fazele celei de-a patra probe a sudării unei
fibre SM cu o fibră SM
În urma cercetărilor efectuate am realizat următorul grafic (figura 5.41) ce sintetizează
Figura 5.40 – Fazele celei de-a cincea probe a sudării unei
fibre SM cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 43/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 41
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
pierderea de nivel în decibeli a celor cinci probe ce reprezintă îmbinarea sudată a unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlemod (SM)
5.3.1.2. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră cu dispersie modificată (dispersion shifted fiber - DSF)
Şi în acest caz cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la
sudarea unei fibre singlemod (SM) cu o fibră cu dispersie modificată (dispersion shifted fiber -
DSF), la temperatura mediului ambiant de 22 ºC.
Figura 5.41 – Pierderea de nivel pe o îmbinare sudată la
sudarea unei fibre SM cu o fibră SM
Figura 5.42 – Fazele primei probe a sudării unei fibre SM cu o fibră DSF
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 44/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 42
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Aceasta sudură se aseamănă cu sudura SM-SM, fibra cu dispersie modificată fiind asimilată
de aparat ca o fibră single mod.
Fazele primei probe a sudării unei fibre singlemod cu o fibră cu dispersie modificată se pot
vedea în figura 5.42.
5.3.1.3. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră multimod (MM)
În cel de-al treilea experiment am supus sudării o fibră singlemod (SM) cu o fibră multimod
(MM).
În acest caz lucrurile se schimbă radical, deoarece fibra singlemod are miezul de 9μmşi
cămaşa de 125μm, pe când fibra multimod are miezul de 62,5μm şi cămaşa de 125μm. Deoarece
în fibra singlemod lumina are doar un singur mod de propagare, în fibra multimod lumina poate
avea mai multe moduri de propagare, vom vedea atenuarea rezultată la interfata dintre cele două
suprafeţe în figura 5.48.
5.3.1.4. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre cu
dispersie modificată (DSF) cu o fibră multimod (MM)
Figura 5.48 – Fazele primei probe a sudării unei fibre SM
cu o fibră MM
Cea de-a patra experienţă a constat în sudarea unei fibre cu dispersie modificată “nonzero”
(nonzero dispersion shifted fiber – NZDSF) cu o fibra multimod (MM)
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 45/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 43
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Deoarece fibra cu dispersie modificată “nonzero” NZDSF este asimilată de aparat ca fiind o
fibră singlemod, aceasta sudură se aseamănă cu cea prezentată anterior.
Fazele primei probe a acestei experienţe se pot vedea în figura 5.54.
5.3.1.5. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre
multimod (MM) cu o fibră multimod (MM)
În al cincilea experiment am sudat o fibră multimod (MM) cu fibră multimod (MM)
Figura 5.54 – Fazele primei probe a sudării unei fibre DSF
cu o fibră MM
Figura 5.60 – Fazele primei probe a sudării unei fibre MM
cu o fibră MM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 46/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 44
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
În acest caz fibrele ce se sudează au diametrul miezului de 62,5μm şi diametru cămăşii
exterioare de 125 μm. Fazele primei probe ale acestui experiment se pot vedea în figura 5.60.
5.3.1.6. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei fibre cu
dispersie modificată (DSF) cu o fibră cu dispersie modificată (DSF)
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre cu
dispersie modificată (DSF) cu o fibră cu dispersie modificată (DSF), la temperatura mediului
ambiant de 22 ºC.
Fazele primei probe a acestui experiment se pot vedea în figura 5.66 .
În total s-au studiat 30 de probe de îmbinări a diferitelor tipuri de fibră optică şi s-au
sistematizat toate aceste date în tabelul 5.1.
Concluziile ce se deduc în urma acestor experimente sunt:
O fibră singlemod cu o fibră singlemod se poate suda fără probleme din punct de vedere altransmisiei şi se pretează la lungimi mari de traseu.
Figura 5.66 – Fazele primei probe a sudării unei fibre DSF
cu o ibră DSF
O fibră singlemod cu o fibră cu dispersie modificată poate ridica anumite probleme de
incompatibilitate datorită indicelui gradat al fibrei cu dispersie modificată. Se observă că la
sudarea unei fibre singlemod cu o fibră cu dispersie modificată din cinci suduri executate,
ultimele două au avut atenuări de 1,14 respectiv 1,13 dB. Aceste suduri nu pot fi acceptate într -o
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 47/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 45
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
reţea de comunicaţii şi vor trebui refăcute. Dar în general se constată că este posibil să se sudeze
o fibră singlemod cu o fibră cu dispersie modificată.
Tabelul 5.1 – Sistematizarea datelor culese din experimentele de sudare amai multor tipuri de fibră optică
Sudarea unei fibre singlemod cu o fibră multimod va trebui evitată deoarece produce mariatenuări la trecerea dintr -o fibră în cealaltă.
Deasemenea o fibră cu dispersie modificată nu se va suda cu o fibră multimod deoarece
atenuările sunt foarte mari în zona de contact.
Tip îmbinare
Sudarea a două fibre multimod a dat cazul ideal când toate sudurile din cele cinci probe au
avut atenuarea la trecerea dintr-o fibră în cealalta zero.
număr încercare Atenuarea măsurată dB Calitatea sudurii
a) SM - SM 1 0.01 FOARTE BUNĂ SM - SM 2 0.02 BUNĂ
SM - SM 3 0.01 FOARTE BUNĂ
SM - SM 4 0.01 FOARTE BUNĂ
SM - SM 5 0.01 FOARTE BUNĂ
b) SM - DSF 1 0.00 FOARTE BUNĂ
SM - DSF 2 0.02 BUNĂ
SM - DSF 3 0.02 BUNĂ
SM - DSF 4 0.14 EŞUATĂ
SM - DSF 5 0.13 EŞUATĂ
c) SM - MM 1 0.10 EŞUATĂ
SM - MM 2 0.10 EŞUATĂ
SM - MM 3 0.10 EŞUATĂ
SM - MM 4 0.10 EŞUATĂ
SM - MM 5 0.10 EŞUATĂ
d) DSF - MM 1 0.10 EŞUATĂ
DSF - MM 2 0.10 EŞUATĂ
DSF - MM 3 0.10 EŞUATĂ
DSF - MM 4 0.10 EŞUATĂ
DSF - MM 5 0.10 EŞUATĂ
e) MM - MM 1 0.00 FOARTE BUNĂ
MM - MM 2 0.00 FOARTE BUNĂ MM - MM 3 0.00 FOARTE BUNĂ
MM - MM 4 0.00 FOARTE BUNĂ
MM - MM 5 0.00 FOARTE BUNĂ
f) DSF-DSF 1 0.01 FOARTE BUNĂ
DSF-DSF 2 0.02 BUNĂ
DSF-DSF 3 0.00 FOARTE BUNĂ
DSF-DSF 4 0.05 EŞUATĂ
DSF-DSF 5 0.14 EŞUATĂ
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 48/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 46
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
În general putem afirma că pentru două fibre de acelaşi tip se vede ca nu sunt probleme, cea
mai mică atenuare avand-o sudura a două fibre multimod. Pentru fibra cu dispersie modificată se
constată că am avut două suduri peste valoarea de 0,03 dB, respectiv una de 0,05dB şi una de
0,14 dB, suduri care nu se acceptă într -o reţea de comunicaţii.
5.3.2. Cercetări experimentale de sudate la diferite temperaturi.
S-a studiat în cele ce urmează atenuarea pe îmbinarea sudată la sudarea fibrelor SM la
diferite temperaturi ale mediului ambiant
Pentru a testa comportarea sudabilităţii fibrei optice la diferite temperaturi, am ales să testăm
cu aparatul de sudat fibra atenuarea prin sudură a fibrei la 5 temperaturi, respectiv 35ºC, 20ºC,
10ºC, 0ºC şi -5 ºC şi să contorizăm numărul de suduri eronate din 5 încercări pentru fiecare
temperatură.
5.3.2.1. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei
singlemod cu o fibră singlemod la temperatura de 35 ºC
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de 35 ºC.
Fazele primei probe se pot vedea în figura 5.72.
Figura 5.72 – Fazele primei probe a sudării la temperatura
de 35ºC la sudarea unei fibre SM cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 49/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 47
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Faza FS-FO-2-1 este prezentată în prima imagine unde se observă cum se reduce decalajul
dintre cele două fibre. Această imagine reprezintă o vedere pe cele două axe, imagini luate
simultan cu cele două camere ale aparatului. Aceste imagini sunt făcute la o mărire a fibrei de
147 ori.
Faza FS-FO-2-2 prezentată în imaginea a doua , la o mărire de 295 ori prezintă cele douăfibre care sunt centrate de aparatul de sudură. În colţul din stânga sus şi respectiv dreapta se dă
unghiul de taiere al fibrei din stânga, respectiv dreapta. În cazul nostru fibra din stânga are un
unghi de tăiere de 0,8 grade iar cea din dreapta de 0,9 grade. Amandouă unghiuri sunt sub 3
grade, deci se încadrează în limitele admise.
Faza FS-FO-2-3 prezentată în a treia imagine,prezintă fibrele după ce au fost aliniate
automat şi se arată diferenţele la miezul fibrei – respectiv de 0,0 μm în colţul din stânga jos şi la
cămaşa fibrei – respectiv 0,1 μmîn colţul din dreapta jos. Tot in aceasta imagine se observa
faptul că fibrele au fost recunoscute ca fiind singlemod (SM).
Faza FS-FO-2-4 prezentată în imaginea a patra se arată momentul sudurii. Se observă cum
arcul electric este concentrat în zona de contact a celor două fibre. Reflexia arcului se poate
foarte bine vedea în cămaşa exterioară, dar totodată se vede si zona miezului bine conturată, în
această zonă lumina fiind mai densă. Imaginile doi şi trei sunt mărite de 295ori.
Faza FS-FO-2-5 prezentată în imaginea a cincea din figura 5.78 se arată pierderea estimată
pe aceasta sudură respectiv de 0,00dB. Deasemenea se arată dezaxarea miezului în zona îmbinată
a crescut de la 0,0 μm la 0,1 μm în timp ce dezaxarea cămăşii exterioare a crescut de la 0,1 μmla 0,2 μm.
5.3.2.2. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei
singlemod cu o fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de 20 ºC
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de 20 ºC. Fibrele ce urmează a fi îmbinate au grosimea învelişului de 125μm şi grosimea miezului de 9
μm. După fazele premergăto are de decojire, decapare şi pregătire a suprafeţelor s-a trecut la
sudarea propriuzisa.
Fazele primei probe a sudării la 20 ºC se pot vedea în figura 5.78.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 50/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 48
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.3.2.3. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei
singlemod cu o fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de 10 ºC
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de 10 ºC.
Fazele primei probe a sudării la temperatura de 10 ºC se pot vedea în figura 5.84.
Figura 5.78 – Fazele primei suduri la temperatura de 20ºC lasudarea unei fibre SM cu o fibră SM
Figura 5.84 – Fazele pr imei probe a sudării la temperatura de
10ºC la sudarea unei fibre SM cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 51/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 49
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.3.2.4. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei
singlemod cu o fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de 0 ºC
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de 0 ºC.
Fazele primei probe a sudării la temperatura de 0ºC se pot vedea în figura 5.90.
5.3.2.5. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei
singlemod cu o fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de -5 ºC
Figura 5.90 – Fazele primei probe a sudării la temperatura de 0ºC
la sudarea unei fibre SM cu o fibră SM
Figura 5.96 – Fazele primei probe a sudării la temperatura de -5ºC la
sudarea unei fibre SM cu o fibră SM
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 52/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 50
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cercetarea s-a efectuat pe 5 probe pentru aprecierea pierderii de nivel la sudarea unei fibre
singlemod (SM) cu o fibră singlmod (SM), la temperatura mediului ambiant de -5 ºC.
Fazele primei probe a sudării la temperatura -5ºC se pot vedea în figura 5.96 .
În urma experimentărilor efectuate pe 25 de probe de sudură a fibrelor optice la 5 temperat uridiferite, s-au sintetizat datele obţinute în tabelul 5.2
Tip îmbinare
Tabelul 5.2 - Sistematizarea datelor culese din experimentele de sudare a fibrei optice la diferite temperaturi.
număr Atenuarea măsurată dB Calitatea sudurii
a) 35ºC 1 0 Foarte bună
35ºC 2 0.02 Bună
35ºC 3 0 Foarte bună
35ºC 4 0.01 Foarte bună
35ºC 5 0.01 Foarte bună
b) 20ºC 1 0 Foarte bună
20ºC 2 0.02 Bună
20ºC 3 0.02 Bună
20ºC 4 0.01 Foarte bună
20ºC 5 0.01 Foarte bună
c) 10ºC 1 0.01 Foarte bună
10ºC 2 0.02 Bună
10ºC 3 0 Foarte bună
10ºC 4 0.01 Foarte bună
10ºC 5 0.01 Foarte bună
d) 0ºC 1 0.14 ESUATĂ
0ºC 2 0.05 ESUATĂ
0ºC 3 0.02 Bună
0ºC 4 0.02 Bună
0ºC 5 0.14 ESUATĂ
e) -5ºC 1 0.14 ESUATĂ
-5ºC 2 0.13 ESUATĂ
-5ºC 3 0.05 ESUATĂ
-5ºC 4 0.02 Bună
-5ºC 5 0.05 ESUATĂ
Se observă foarte uşor din tabelul centralizator că la temperaturi ce se apropie de 0ºC apar
probleme la sudarea fibrelor optice, nu atât din cauza aparatului ci datorită fragilităţii sudurii în
momentul răcirii acesteia. Ca urmare nu se recomandă sudarea fibrelor sub temperatura de îngheţ
a apei.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 53/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 51
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.3.3. Analiza macroscopică la microscop a sudurii fibrei optice.
Folosind
Pentru început s-a expus analizei o îmbinare
sudată a două fibre multimod(1,3) – figura 5.103
o rezoluţie de 500x se observă că înzona sudurii se distinge o zonă mai închisă la
culoare, ce se datorează arcului electric la care au
fost supuse cele două fibre în momentul sudurii.
În figura 5.104 se poate vedea la o rezoluţie de
500x diferenţa dintre învelişul exterior de protecţie
cu diametrul de 245μmşi cămaşa fibrei ce are
diametrul de 125μm.
Se poate aprecia şi calitatea stripper -ului ce
decojeşte stratul de protecţie al fibrei, prin aceea ca
nu a lăsat nici o urmă vizibilă pe suprafa cămăşii
exterioare a fibrei optice
În figura 5.105 se prezintă o sudură cap la cap a
două fibre singlemod.
Faţă de sudura cap la cap a două fibre multimod,
se observă că la fibra singlemod partea afectată desudură nu este aşa vizibilă. Aceasta se datorează
diferenţei de grosimi a miezului fibrei, la fibra
singlemod cămaşa având grosimea mai mare, a
fuzionat mult mai bine decât în cazul fibrei
multimod unde grosimea cămăşii este mult mai
mică.
În figura 5.107 se prezintă o secţiune printr -un
manşon de sudură.
Figura 5.104 – Diferenţa dintre diametrul
învelişului exterior de protecţie şi diametrul
fibrei optice
Figura 5.103 – Studiul macroscopic al unei
imbinari între două fibre multimod
Figura 5.105 – Studiul macroscopic al unei suduri
cap la cap a două fibre singlemod
Figura 5.107 – Secţiune printr -un manşon de
sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 54/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 52
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5.4. Evaluarea înaltei rezistenţe în conexiunile fibrei optice
Capacitatea comunicaţiilor pe reţelele de fibră optică a crescut rapid în ultimii ani cu introducerea
tehnologiei de multiplexare a lungimii de undă (WDM) şi deci puterea optică în conexiunea fibrei acrescut în consecinţă. Totuşi, când puterea optică creşte, fiabilitatea sistemului suferă şi apar probleme ca:
- avarierea fibrelor;
- avarierea componentelor optice;
- siguranţa corpului uman.
Am analizat trei probleme generate de puterea ridicată în comunicaţiile pe fibră:
1. distrugeri la nivelul interfeţei de conectare;
2. fenomenul cunoscut ca sudarea fibrei;
3. distrugerea izolaţiei fibrei.
5.4.1. Distrugerea interfeţei de conectare.
În figura 5.109 se prezintă un exemplu de distrugere a interfeţei unui conector FC, cauzată
de puterea înaltă cu pelicula de fosfor contaminând interfaţa.
Aceasta este rezultatul faptului că pelicula de
bronz este folosită câteodată în carcasa adaptorului
sau în pinul conector al conectorului FC, şi poate fi transformată într -un praf care poate fi introdus în
interfaţă în timpul conectării conectorului.
Chiar şi cu alţi conectori care nu folosesc pelicula
de bronz, poate să apară câteodată acelaşi fenomen.
Am efectuat investigaţii detaliate ale cazului în
care conectorul interfeţei are zgârieturi (de la
lustruire, manipulare, etc) sau alte variate contaminări
care vor duce la distrugerea conectorului.
Efectul zgârieturilor
În funcţie de zgârieturile de pe capătul conectorului, am evaluat 3 tipuri de eşantioane:
1) fără zgârieturi în zona inimii (miezului), aşa cum se găsesc fibrele optice în piaţă
2) cu zgârieturi în zona miezului produse de o lustruire inadecvată, dar care nu afectează în
mod direct pierderile conectării
Figura 5.109 – Exemplu de distrugere a
interfeţei unui conector FC
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 55/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 53
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
3) cu zgârieturi cauzate de o urmă de 5μm, care afectează direct pierderile conexiunii.
S-au evaluat câte 5 eşantioane din fiecare situaţie iar rezultatele sunt arătate în tabelul 5.3
Tabelul 5.3- Efectul zgârieturilor pe esantioanele testate
Crt. Condiţii Pierderea tipică pe
conexiune
Modificări ale temperaturii pentru
nr. de probe =5
1 Fără zgârieturi în zona miezului 0,12 dB Fără modificări, n=5
2 Zgârieturi datorită lustruirii 0,18 dB Fără modificări, n=5
3 Zgarieturi de 5μm 0,78 dB Temperatura se ridică >50ºC, n=5
În primele două cazuri nu s-au înregistrat schimbări ale temperaturii. În cazul în care
zgârieturile erau de ordinul a 5μm (având în vedere că fibra singlemod are miezul de 9μm),
temperatura în zona de contact a crescut peste 50ºC. Această creştere de temperatură va duce în
timp la pierderea conexiunii.
Efectul contaminanţilor
Am evaluat şi studiat eşantioane de diverse tipuri de contaminări care se regăsesc în practica
curentă. Rezultatele sunt arătate în tabelul 5.4 pentru un număr de 5 probe:
Tabelul 5.4 – Efectul contaminanţilor asupra modificării temperaturii
Crt. Condiţii Pierderea tipică pe
conexiune
Modificări ale temperaturii
pentru nr. de probe =5
1 Etanol 0,14 dB Fără modificări
2 Ulei de pe mână 0,21 dB Fără modificări
3 Ulei de pe etichete 0,64 dB Fără modificări n=2
Temperatură crescută n=3
4 Raşină epoxidică cu carbon 0,67 dB Fără modificări n=1
Temperatură crescută n=2
Interfaţă distrusă n=2
5 Peliculă de Nichel 1,39 dB Temperatură crescută n=2
Interfaţă distrusă n=3
6 Ulei ars 0,24 dB Interfaţă distrusă n=4
Fibră sudată n=1 7 Peliculă de fosfor 1,12 dB Fără modificări n=1
Interfaţă distrusă n=3
Fibră sudată n=1
În cazul contaminanţilor transparenţi cum ar fi : etanol, ulei de pe mână, ulei de pe etichetă,
nu s-au observat distrugeri. Doar în cazul uleiurilor de pe etichete a apărut câte o creştere a
temperaturii, care duce probabil la o pierdere cauzată de bulele de aer din ulei, ceea ce nu se
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 56/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 54
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
foloseşte în mod curent la conectorii FC.
5.4.2. Fenomenul cunoscut ca sudarea fibrei
Este fenomenul în care doar miezul fibrei este topit la puteri optice mari în fibră şi
distrugerea este propagată mai departe de sursa de lumină, prin emisie de fasciculul luminos
vizibil. După propagare, de obicei fibra arată o multitudine de goluri în zona miezului.Propagarea se continuă până la oprirea sursei sau puterea optică scade sub o limită de
siguranţă. Experimental s-a constatat propagarea sudurii pe mai mult de 1,5 km.
Topirea fibrei este fenomenul în care sunt formate goluri în mod curent având forma unor
bile în zona miezului şi sunt propagate aşa cum sunt arătate în figura 5.110.
5.4.3. Distrugerea izolaţiei fibrei
Aceasta poate fi cauzată de fascicolul luminos din fibră când izolaţia este ruptă sau strivită
accidental şi când se folosesc puteri înalte de transmisie. Fascicolul laser luminos este absorbit
de izolaţia fibrei şi generează căldură şi în cel mai rău caz, izolaţia poate lua foc.Rezultatele experimentelor pe un număr de 5 probe, după 5 minute de expunere sunt ilustrate în
tabelul 5.5.
Tabelul 5.5 – Rezultatele experimentelor după 5 minute de expunere
Puterea
1480 nm
Diametrul
îndoirii (mm)
Învelişul fibrei
UV Transparent UV Alb UV verde Nylon alb
1W
Φ 30 Fara modificari Fara modificari Fara modificari Fara modificari
Φ 20 Fara modificari Fara modificari Fara modificari Fara modificariΦ 10 Fara modificari Deformată Deformată Deformată
≤ Φ 5 Fara modificari Deformată Decolorată Topită
3W
Φ 30 Fara modificari Fara modificari Fara modificari Fara modificari
Φ 20 Fara modificari Fara modificari Deformată Fara modificari
Φ 10 Fara modificari Deformată Deformată Deformată
≤ Φ 5 Decolorat Deformată Decolorată Se aprinde
Figura 5.110 – Goluri formate în zona miezului
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 57/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 55
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Distingem 4 etape de distrugere a izolaţiei:
- deformată – izolaţia este întărită de căldură
- decolorată – izolaţia capătă o culoare gri
- topită – o parte a izolaţiei se topeste
- se aprinde – izolaţia se aprinde şi arde cu flacără.
În cazul îndoirii cu diametre sub 5 mm, izolaţia de nylon se topeşte la 1W putere şi arde la
3W. Izolaţiile rezistente la ultraviolete şi izolaţia de nylon au fost deformate pentru îndoiri cu
diametre de 10 mm la o putere peste 3W. În cazul diametrelor de 20 mm la puteri peste 3 W una
din izolaţiile verzi a fost deformată.
Putem concluziona că îndoirile ale fibrelor sub diametrul de 10 mm pentru puteri de 1W sau
de 20 mm pentru puteri de peste 3 W vor trebui evitate.5.5. CONCLUZII
1. Îmbinarea mecanică, din punct de vedere economic, are o investiţie iniţială mică (1000 –
2000 $), dar costul pentru fiecare îmbinare este destul de ridicat (12 – 40 $). Acest mod de
conectare are o pierdere tipică de 0,3 dB.
2. Îmbinarea sudată, din punct de vedere economic, este o îmbinare ce necesită o investiţie
iniţială foarte mare (15000$ – 50000$), în funcţie de acurateţea aparatul de sudare achiziţionat,
dar costul pentru o sudură este mic (0,5$ – 1,5$).
3. Descrierea fenomenelor de sudare comparativ pe secvenţe în timp, curent şi deplasări ale
fibrelor ajută la înţelegerea procesului de sudare în timpul producerii arcului electric.
4. Introducerea conceptului de fazarea sudării FS-FO face posibilă înţelegerea fenomenelor
dinaintea, din timpul şi după sudarea fibrelor optice de telecomunicaţii.
5. Trebuie acordată o foarte mare importanţă operaţiei de curăţire şi decapare deoarece
prezenţa gelului protector face imposibilă sudarea fibrelor optice.
6. Atât stripperul cât şi ghilotina sunt scule speciale, de foarte bună calitate şi sunt esenţiale
în pregătirea fibrei optice în vederea sudurii, de calitatea acestora depinzând modul în care a fost
decojită şi tăiată fibra optică.
7. Sudarea fibrelor optice se face în patru faze: setarea decalajului, alinierea, arcul electric şi
masurarea atenuării sudurii. Dacă sudura corespunde din punct de vedere calitativ, respectiv
atenuarea este mai mică de 0,03 dB, se trece la rigidizarea sudurii, în acest scop folosindu-se
manşonul termoretractabil.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 58/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 56
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
8.
9. Îmbinarea fibrelor optice prin sudare în firmele de comunicaţii este cea mai des utilizată
deoarece investiţia iniţială este amortizată prin numărul mare de suduri ce se efectuează.
Deasemenea o îmbinare sudată este mult mai fiabilă, pierderile pe îmbinare fiind mult mai mici
decât la îmbinările mecanice ceea ce duce la reducerea numărului sau a puterii echipamentelor
optice de amplificare, reducând astfel costurile per ansamblul reţelei de comunicaţii.
Se observă foarte uşor din tabelul centralizator că la temperaturi ce se apropie de 0ºC apar
probleme la sudarea fibrelor optice, nu atât din cauza aparatului ci datorită fragilităţii sudurii în
momentul răcirii acesteia. Ca urmare nu se recomandă sudarea fibrelor sub temperatura de îngheţ
a apei.
10. Rapoartele datelor experimentale au clasificat trei probleme cauzate de puterea mare
transmisă prin fibra de comunicaţii optice: distrugeri ale conectorilor, fenomenul de topire al
fibrei şi distrugerea izolaţiei fibrei. În acest timp, tendinţa spre calitatea serviciilor oferite şi o
cercetare cantitativă au dat ca rezultate probleme ce pot fi soluţionate. Mai multe date trebuie
însă acumulate pentru a putea formula o concluzie asupra fiabilităţii sau asupra garantării
valorilor spuse.
11. Rezultatele cercetărilor prezentate în această teză pot fi extinse cu problem şi cercetări
noi legate de reţelele de comunicaţii bazate pe transmisii optice de mare durabilitate şi siguranţă
în exploatare.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 59/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 57
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
Cap.6. DEFECTE LA ÎMBINAREA FIBRELOR OPTICE
6.1. DATE GENERALE
Îmbinările prin sudare a fibrelor optice pentru liniile de comunicaţie trebuie să fie bine
executate, cu atenuări reduse, altfel este compromisă toată linia de comunicaţii. În acest sens
trebuie să cunoaştem defectele ce pot apărea la îmbinarea fibrelor optice, pentru a le putea
preveni.
Aceste defecte se pot datora:
1. parametrilor fizico-geometrici diferiţi ai fibrelor
2. reflexii şi difuzie în îmbinare
3. nealiniere
Sunt foarte importante condiţiile tehnice în care s-a făcut operaţia de sudare şi parametrii deexecuţie.
6.1.1. Defecte datorate parametrilor fizico-geometrici ai fibrei
Principalii parametric care ce intră în discuţie sunt sintetizaţi în figura 6.1 şi sunt[63]:
- dimensiunile fibrei: diametrul exterior, 2R şi diametrul miezului, 2a
- apertura numerică a fibr ei, A
- profilul radial al indicelui de refracţie în miez, n(r), determinat de exponentul α.
N
6.1.2. Atenuări prin reflexie şi difuzie în îmbinare
Atenuările prin reflexii Fresnel la limita de separaţie dintre două medii, conduce la o pierdere de
putere reflectată Pr, datorită diferenţei dintre indicii de refracţie ai celor două medii[74]:
Figura 6.1 – Parametrii fizico-geomrtrici ai fibrei optice
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 60/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 58
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
(6.12)
6.1.3. Atenuări extrinseci în îmbinare, prin nealiniere
Atenuările extrinseci de îmbinare se datorează unei realizări defectuoase ale sistemelor de cup lare.
Figura 6.3 exemplifică nealinierile ce pot apărea ca urmare a unei cuplări defectuoase din punct de vederemecanic.
6.2. Defecte în îmbinările sudate
Defecte ce pot apărea în urma sudării fibrelor optice:
În urma sudării cap la cap a fibrelor optice pot apărea diverse defecte ce pot dăuna
transmisiei prin fibra optică . Acestea sunt:
a) Spaţiu gol rămas între cele două fibre
Figura 6.3 - Nealinierile ce pot apărea ca urmare a unei cuplări defectuoase din punct de vedere mecanic
Figura 6.4 – Spaţiu gol rămas între cele două fibre
Figura 6.5 - Defectul “spaţiu gol” pe ecranul aparatului de
sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 61/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 59
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
În figura 6.4. se prezintă schematic tipul de defect “Spaţiu gol rămas între cele două fibre”,
iar în figura 6.5. se prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură.
Cauzele apariţiei acestui defect pot fi: necurăţirea atentă a fibrelor, temperatură foarte scăzută
la sudare ce a dus la aparitia condensului care nu a permis sudarea capetelor fibrelor.
b) Excentricitate
In figura 6.6. se prezintă schematic tipul de defect “Excentricitate”, iar în figura 6.7. se
prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură.
Cauzele apariţiei acestui defect pot fi: neasigurarea concentricităţii celor două fibre înaintea
sudării propriu-zise. Poate fi o eroare a aparatului sau se poate datora necurăţirii atente a fibrei degelul protector.
c) Unghiuri diferite la îmbinare
Figura 6.7 - Defectul “Excentricitate” pe ecranul aparatului de sudură
Figura 6.6 - Excentricitate
Figura 6.8 – Unghiuri diferite la îmbinare
Figura 6.9 Defectul “Unghiuri diferite la
îmbinare” pe ecranul aparatului de sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 62/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 60
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
In figura 6.8. se prezintă schematic tipul de defect “Unghiuri diferite la îmbinare”, iar în
figura 6.9. se prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură înainte şi după sudare.
Se observa in partea dreapta a ecranului ca una din microcamerele aparatului de sudura nu mai
poate estima unghiul prin care intra semnalul luminos in fibră, acesta fiind deviat.
Cauzele apariţiei acestui defect pot fi: folosirea a două ghilotine cu unghi de tăiere diferit sauuzarea ghilotinei, caz în care este necesară schimbarea acesteia.
d) Nepotrivire a aperturii numerice “NA”
In figura 6.10. se prezintă schematic tipul de defect “Nepotrivire a aperturii numerice “, iar în
figura 6.11. se prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură
Cauza principală de apariţie a acestui defect constă în folosirea a două tipuri de fibre cu
apertura numerică “NA” diferită.
e) Capăt murdar
In figura 6.12. se prezintă schematic tipul de defect “Capăt murdar”, iar în figura 6.13. se
prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură înainte şi după sudare. Se observa in
Figura 6.10 – Nepotrivire a aperturii numerice
Figura 6.11 - Defectul “Nepotrivire a aperturii numerice” pe ecranul aparatului de sudură
Figura 6.12 – Capăt murdr
F igura 6.13 Defectul “Capăt murdar” peecranul a aratului de sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 63/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 61
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
partea dreapta a ecranului că fibra prezintă urme de mizerie, urme care in urma sudurii lasă un
gol intre cele două fibre, gol atenţionat de aparatul de sudură.
Cauza principală a acestui defect îl constituie necurăţirea atentă a fibrei înainte de sudare
f) Defect de coaxialitate
Prezentat doar schematic în figura 6.14 acest defect se întâlneşte foarte rar în practică şi se
datorează folosirii unei fibre cu defect de fabricaţie, respectiv miezul fibrei nu este uniform
învelit de stratul de protecţie.
g) Dezaxare
In figura 6.15. se prezintă schematic tipul de defect “Dezaxare “, iar în figura 6.16. se
prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură
Cauzele apariţiei acestui tip de defect sunt: neasigurarea concentricităţii celor două fibre
înaintea sudării propriu-zise. Poate fi o eroare a aparatului sau se poate datora necurăţirii atente a
fibrei de gelul protector.
h) Miez diferit
Figura 6.14 – Defect de coaxialitate
Figura 6.15 - Dezaxare
F igura 6.16 Defectul “Dezaxare” pe
ecranul aparatului de sudură
Figura 6.17 – Miez diferit
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 64/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 62
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
În figura 6.17. se prezintă schematic tipul de defect “Miez diferit “, iar în figura 6.18. se
prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură.
Cauzele apariţiei acestui tip de defect constau în folosirea a două tipuri de fibre, cu grosimea
miezului diferit (sudarea unei fibre single-mod cu o fibră multimod)
i) Reflexie totală
In figura 6.19. se prezintă schematic tipul de defect “Reflexie totală “, iar în figura 6.20. se
prezintă acest tip de defect pe ecranul aparatului de sudură.
Cauza principală de apariţie a acestui defect o constituie necurăţirea atentă a fibrelor,
temperatură foarte scăzută la sudare ce face posibilă apariţia condensului care a dus la opacizarea
capetelor fibrelor.
6.3. CONCLUZII
1. Componentele atenuării intrinseci produse prin neconcordanţa dintre proprietăţile fibrelor
optice într-un punct de îmbinare sunt deci dependente de sensul de transmisie al radiaţiei prinfibră. Aceasta înseamnă că un punct de cuplaj poate avea valori diferite ale atenuării totale în
funcţie de direcţia de măsură al acesteia.
2. Zgârierea sau murdărirea suprafeţelor terminale ale fibrei se poate produce accidental
prin atingere, ştergere cu materiale nepotrivite sau prin depuneri de praf. O particulă de praf cu
diametrul de 5μm pe suprafaţa frontală a unei fibre optice cu diametrul de 40μm poate produce o
Figura 6.18 – Defectul “Miez diferit” pe
ecranul aparatului de sudură
Figura 6.19 – Reflexie totală
Figura 6.20 – Defectul “Reflexie
totală” pe ecranul aparatului de
sudură
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 65/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 63
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
atenuare de 0,1 dB, iar la o fibră unimod cu diametrul de 9μm poate duce la atenuarea totală a
transmisiei prin aceasta.
3. Nealinierile sunt greu de evitat practic într-un cuplaj optic mecanic, ceea ce explică
limpede ce probleme deosebite se ridică la execuţia unui cuplaj cu atenuare redusă, în special în
cuplajele demontabile, în comparaţie cu îmbinările permanente, în special cele sudate, deoareceo acţionare repetată poate introduce atenuări foarte diferite.
4. Îndoirile fibrelor sub diametrul de 10 mm pentru puteri de 1W sau de 20 mm pentru
puteri de peste 3 W vor trebui evitate.
5. Capacitatea reţelelor bazate pe transmisia pe fibră optică a crescut rapid în ultimii ani cu
introducerea tehnologiei de multiplexare a diviziunilor lungimii de undă (WDM), şi puter ea
optică a crescut deasemenea. Trebuie avut în vedere faptul că atunci când puterea creşte,
stabilitatea şi fiabilitatea reţelei scade, cu posibilitatea distrugerii fibrei sau a componentelor
optice, siguranţa corpului uman, etc.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 66/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 64
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
7.1. CONCLUZII GENERALE
Cap. 7. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII PERSONALE,DEZVOLTĂRI VIITOARE ŞI MODALITĂŢI DE VALORIFICARE AREZULTATELOR
Rezultatele cercetărilor teoretice şi experimentale, dezvoltate pe parcursul elaborării şi
finalizării tezei au evidenţiat următoarele concluzii:
1. Canalele de comunicaţie sunt prezente într -o mare diversitate principială şi constructivă
fiind într-o continuă evoluţie.
2. Dintre canalele de comunicaţie pe suport metalic, cablul coaxial reprezintă singura soluţie
pentru transmisie în bandă largă. Datorită spectrului larg de frecvenţe transmis, comportarealiniei este supusă unui proces complex. În particular, datorită efectului pelicular, rezistenţa
conductorului creşte proporţional cu radicalul din frecvenţă
3. Parametrii principali a unei linii de transport a informaţiei pot fi modificaţi datorită
factorilor perturbatori şi în special datorită variaţiilor de temperatură. Modificarea parametrilor
de bază şi a zgomotului aditiv în canalul de comunicaţie provoacă degradarea progresivă a
raportului semnal zgomot s/z. Acest efect poate fi combătut prin introducerea unor
amplificatoare – repetoare la intervale convenabile.
4. Fibrele optice sunt tot mai mult utilizate în prezent pentru transmiterea informaţiilor cu
înaltă fidelitate. Sistemele de comunicaţie prin fibre optice constituie modul cel mai eficace de
transmisie a semnalelor, ocupând o bandă mare de frecvenţă. Se utilizează în: telefonie multiplă,
transmisiuni de date, transmisiuni video, videotelefon datorită siguranţei deosebită şi fidelităţii
semnalului transmis într-o bandă de frecvenţe largă.
5. Caracteristicile favorabile ale transmisiunii prin fibre optice sunt:
• posibilitatea de transmisiune a radiaţiilor laser şi cu aceasta a unei lărgimi de bandă de
frecvenţă foarte mare (de la infraroşu până la ultraviolet);
• diametru foarte mic al fibrelor optice ca urmare a cablurilor constituite din fibre optice,
fibra optică fiind trasă în diametre mult mai mici decât firul de cupru;
• atenuare relativ mică ce ajunge sub 1dB/km;
• diafonia foarte redusă între canale, semnale din fibră nu interferează cu celelalte fire din
cablu. Aceasta duce la o conversaţie telefonică mai bună sau o recepţie TV mai calitativă;
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 67/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 65
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
• consumul de materii prime la un cost redus şi volum mic, constituind un avantaj net faţă de
cablurile coaxiale.
• costul fibrei a ajuns comparabil cu cel al cablurilor metalice convenţionale şi tinde să scadă
pe măsură ce cercetările nanometrice ale materialelor se extind şi tehnologiile de fabricaţie sunt
tot mai perfecţionate, astfel că un km de cablu optic este mai ieftin decât aceeaşi lungime deconductor de cupru;
• capacitate purtătoare mai mare - pentru că fibrele optice sunt mai subţiri decât firele de
cupru, mai multe fibre pot fi adunate într-un cablu de acelaşi diametru. Aceasta permite mai
multe linii telefonice prin acelaşi cablu sau mai multe canale TV;
• mai puţină degradare şi alterare a semnalului - pierderea de semnal pe fibre optice este mai
mică decât pierderea pe firele de cupru;
• putere mică - fibrele optice se degradează mai puţin, pot fi folosite transmiţătoarele mai
mici;
• semnale digitale - sunt ideale pentru transmiterea prin fibră optică (pentru reţelele de
calculatoare);
• neinflamabile - pentru că nu trece curent electric prin fibre, nu există riscul de foc;
• greutate mică - o fibră optică este mai uşoară decât un cablu de cupru, şi ocupă mai puţin
spaţiu în pământ;
• flexibilitate mărită. Ele pot transmite şi primi lumină de la camere digitale flexibile în
următoarele scopuri: imagine medicală, imagine mecanică, instalaţii.
6. În operarea monomod (singlemod), când diametrul miezului ajunge de ordinul lungimii
de undă (2-9 μm), prin fibra optică se propagă o singură rază.
7. Utilizarea fibrei optice duce la schimbări spectaculoase în tehnica transmiterii de date.
Dacă ne referim doar la gabarit, un cablu cu diametrul de 75 mm conţinând 900 de perechi de
fire de Cu, poate fi înlocuit de o fibră optică cu numai 0,8 mm, având aceeaşi capacitate de
transmitere a informaţiei.
În operarea multimod, diametrul
firului este suficient de mare (50...70μm), pentru a permite propagarea în mai multe moduri,
fiecare având timpi şi viteze de propagare diferite. În fibrele cu indice gradat (FOG) indicele de
refracţie al miezului descreşte parabolic de la centru spre exterior. În acest fel, refracţiile
permanente fac ca raza de lumină să se propage ca o sinusoidă prin miez. Razele de lumină
parcurg traseele mai lungi (cele din zona cu indice de refracţie redus) cu o viteză sporită, şi caatare dispersia scade, putându-se obţine chiar performanţe de ordinul 1ns/km
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 68/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 66
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
8. Doar la ghidul de undă optic energia se propagă printr -un mediu dielectric (sticlă sau
plastic), cu indice de refracţie diferit de unitate, pe cand într -un ghid de undă metalic, energia se
propagă teoretic în vid. Deci în fibra optică, faza şi viteza de grup a undei sunt funcţie de
materialul dielectric şi de frecvenţa radiaţiei, existând o interacţiune permanentă între câmp şi
material. Această interacţiune produce pierderi de radiaţie prin diverse mecanisme, producând şidispersia fascicolului incident, datorită dependenţei dintre indicele de refracţie al fibrei şi
lungimea de undă a radiaţiei luminoase.
9. Fibrele optice multimod au diametrul miezului mult mai mare decât lungimea de undă a
radiaţiei incidente, deci vor permite toleranţe mari în dimensiunile lor a elementelor de cuplare
cu sursa şi chiar a surselor de radiaţie. Forma specifică a profilului indicelui de refracţie are efect
hotărâtor asupra distribuţiei puterii optice ghidate în fibră şi asupra atenuării totale a acesteia,
dar, şi mai important, profilul influenţează hotărâtor vitezele diverselor moduri de propagare.
10. Fibra optică cu discontinuitate – FOD are o variaţie discontinuă, în treaptă a indicelui de
refracţie între miez şi înveliş, iar fibra optică gradată – FOG ce are o variaţie continuă, gradată a
indicelui de refracţie în secţiunea miezului şi cu valoare constantă în înveliş.
11. Este posibil ca distanţa pe care se extinde câmpul ghidat din fibra unimod în înveliş să
crească simţitor, ceea ce implică evident pierderi de radiaţie crescute. Această proprietate poate
fi utilă însă la îmbinarea a două fibre optice între ele, deoarece permite toleranţe geometrice
acceptabile. Reducând constanta de structură, v, a fibrei doar în regiunea de îmbinare, de
exemplu prin elongaţia fibrei la capete, se va reduce corespunzător şi gradul de precizie, ridicatde altfel, impus la centrarea capetelor celor două fibre de îmbinat.
12. Atenuarea radiaţiei laser în fibrele optice se explică în principal prin fenomenele de
absorbţie şi difuzie. Absorbţia se datorează ionilor de impurităţi prezenţi în materialul fibrei
optice, constând din ioni metalici şi ioni OH -
13. O fibră optică adecvată transmisiei informaţiei pe purtătoare luminoasă trebuie să
satisfacă trei condiţii principale:
. Procedeele actuale de fabricaţie a sticlei optice
permit reducerea conţinutului de impurităţi metalice din fibra optică. Atenuarea prin difuzie este
îndeosebi consecinţa fluctuaţiilor termice şi neomogenităţilor de construcţie şi de material ale
fibrei optice. Difuzia este dependentă de lungimea de undă a radiaţiei incidente şi descreşte culungimea de undă.
• trebuie să ghideze radiaţia în interiorul miezului, astfel încât să apară cât mai puţine
pierderi externe de radiaţie;
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 69/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 67
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
• pierderile prin absorbţie şi difuzie în interiorul fibrei să fie cât mai reduse;
• forma impulsului de radiaţie transmis prin fibră să se păstreze nealterată pe o distanţă cât
mai mare, ceea ce înseamnă că fibra optică trebuie să aibă o dispersie cât mai redusă, şi deci o
banda de trecere cât mai ridicată.
14. Cablurile cu fibră optică ce se produc satisfac toate cerinţele de pe piaţatelecomunicaţiilor, având posibilitatea de a se monta pe stâlpi cu deschideri foarte mari, datorită
unor elemente de autosustinere şi deasemenea se pot monta pe stâlpi de medie tensiune datorită
construcţiei fără elemente metalice, fiind complet dielectrice. Deasemenea, datorită posibilităţii
cuplării cu perechi de fire de cupru face mult mai accesibilă montarea şi folosirea acestora în
domeniul telecomunicaţiilor.
15. În cuplajul dintre două fibre optice există cinci componente principale ale atenuării
radiaţiei incidente:
• Radiaţia neinterceptată din puterea totală a sursei – reprezintă porţiunea din puterea sursei
care nu ajunge la capătul mănunchiului de fibre optice ce constituie cablul optic;
• Fracţiune de împachetare – reprezintă partea din puterea sursei care cade pe suprafaţa
inactivă a fibrei (învelişul de silică), aceasta fiind pierdută;
• Apertura numerică – este pierderea datorată unghiului de acceptare la intrarea în fibra
optică;
• Reflexii Fresnel – reprezintă pierderea la suprafaţa dintre miezul fibrei şi aer (mediul
ambiant);
• Alte pierderi reduse – sunt pierderi date de lustruirea imperfectă a capetelor fibrei, particole
de praf, apă, etc.
16. Îmbinarea mecanică, din punct de vedere economic, are o investiţie iniţială mică (1000 –
2000 $), dar costul pentru fiecare îmbinare este destul de ridicat (12 – 40 $). Acest mod de
conectare are o pierdere tipică de 0,3 dB.
17. Îmbinarea sudată, din punct de vedere economic, este o îmbinare ce necesită o investiţie
iniţială foarte mare (15000$ – 50000$), în funcţie de acurateţea aparatul de sudare achiziţionat,dar costul pentru o sudură este mic (0,5$ – 1,5$).
18. Descrierea fenomenelor de sudare comparativ pe secvenţe în timp, curent şi deplasări ale
fibrelor ne-a ajutat la înţelegerea procesului de sudare în timpul producerii arcului electric.
19. Introducerea conceptului de fazarea sudării FS-FO face posibilă înţelegerea fenomenelor
dinaintea, din timpul şi după sudarea fibrelor optice de telecomunicaţii.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 70/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 68
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
20. În prima fază, “ Pregătirea fibrelor în vederea sudării”, trebuie acordată o foarte mare
importanţă operaţiei de curăţire şi decapare deoarece prezenţa gelului protector, sau o tăiere cu
un unghi mai mare de 3º, face imposibilă sudarea fibrelor optice. Atât stripperul cât şi ghilotina
sunt scule speciale, de foarte bună calitate şi sunt esenţiale în pregătirea fibrei optice în vederea
sudării, de calitatea acestora depinzând modul în care a fost decojită şi tăiată fibra optică. 21. În faza a doua, “ Executarea procesului de sudare”, sudarea fibrelor optice se face în cinci
faze: apropierea,măsurarea unghiurilor de tăiere a fibrelor, alinierea, arcul electric şi masurarea
atenuării sudurii.
22. În a treia fază, “Urmărirea parametrilor”, se compară atenuarea sudurii executate cu
limita admisibilă şi coaxialitatea fibrelor după sudură. Dacă sudura corespunde din punct de
vedere calitativ, respectiv atenuarea este mai mică de 0,03 dB, iar coaxialitatea miezului se
încadrează în 0,3μm, se trece la faza a patra, „Asamblarea” ce const ă în rigidizarea sudurii,
folosindu-se în acest scop manşonul termoretractabil şi montarea acesteia în discheta de sudură.
23. S-a observat că la sudarea fibrelor singlemod cu fibră multimod sau la sudarea fibrelor cu
dispersie modificată cu fibră multimod, apar atenuari ce depăşesc limita admisibilă de 0,03 dB şi
de aceea nu se recomandă să se utilizeze în practică.
24.
25. Rapoartele datelor experimentale au clasificat trei probleme cauzate de puterea maretransmisă prin fibra de comunicaţii optice: distrugeri ale conectorilor, fenomenul de topire al
fibrei şi distrugerea izolaţiei fibrei
S-a observat că la temperaturi ce se apropie de 0ºC apar probleme la sudarea fibrelor
optice, nu atât din cauza aparatului ci datorită fragilităţii sudurii în momentul răcirii acesteia. Ca
urmare nu se recomandă sudarea fibrelor sub temperatura de îngheţ a apei.
26. Zgârierea sau murdărirea suprafeţelor terminale ale fibrei se poate produce accidental
prin atingere, ştergere cu materiale nepotrivite sau prin depuneri de praf. O particulă de praf cu
diametrul de 5μm pe suprafaţa frontală a unei fibre optice cu diametrul de 40μm poate produce o
atenuare de 0,1 dB, dar la o fibră unimod cu diametrul de 9μm poate duce la atenuarea totală a
transmisiei prin aceasta.27. Nealinierile sunt greu de evitat practic într-un cuplaj optic mecanic, ceea ce explică
limpede ce probleme deosebite se ridică la execuţia unui cuplaj cu atenuare redusă, în special în
cuplajele demontabile, în comparaţie cu îmbinările permanente, în special cele sudate, deoarece
o acţionare repetată poate introduce atenuări foarte diferite.
28. Îndoirile fibrelor sub diametrul de 10 mm pentru puteri de 1W sau de 20 mm pentru
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 71/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 69
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
puteri de peste 3 W vor trebui evitate.
29. Capacitatea reţelelor bazate pe transmisia pe fibră optică a crescut rapid în ultimii ani cu
introducerea tehnologiei de multiplexare a diviziunilor lungimii de undă (WDM), şi puterea
optică a crescut deasemenea. Trebuie avut în vedere faptul că atunci când puterea creşte,
stabilitatea şi fiabilitatea reţelei scade, cu posibilitatea distrugerii fibrei sau a componenteloroptice, siguranţa corpului uman, etc.
7.2. CONTRIBUŢII PERSONALE
1. În lucrare am studiat fenomenele fizice, tehnologice şi aplicative legate de fibra optică de
telecomunicaţii, cu vizibilitate asupra procesului de îmbinare prin sudare.
2. Plecând de la modelul matematic al propagării informaţiei prin fibra optică, am studiat
principalii parametri care caracterizează o transmisie de înaltă fidelitate şi randament a
semnalului.
3. Am studiat tehnologia de fabricaţie a fibrelor optice şi a cablurilor cu fibră optică,
specificându-se tipuri şi tipodimensiuni de mare randament şi fidelitate.
4. În partea experimentală a lucrării am studiat tehnologia şi aparatura pentru îmbinarea
fibrelor optice. Am făcut exemplificări, determinări de parametri, studii comparative pentru
diferite tipuri de fibră îmbinată precum şi îmbinări la diferiţi parametri ai temperaturii.
5. Un capitol important al lucrării îl constituie defectele care pot apărea în procesul de
îmbinare prin sudare a fibrelor optice şi condiţiile pentru evitarea şi înlăturarea îmbinărilor cudefecte. Am creat voit defectele ce pot apărea pentru a le putea scoate în evidenţă cum arată ele
pe monitorul aparatului de sudură.
6. Aparatura folosită, modul de lucru, etapele de execuţie a procesului de sudare a fibrelor
optice le-am tratat atent, cu exemplificări cu imagini, grafice şi tabele.
7. Am studiat comparativ modelul matematic al sistemelor de transmisie prin cablu metalic
şi fibra optică.
8. Am studiat fenomenul de propagare a semnalului prin fibra optică unimodală şimultimodală şi, la aceasta din urmă, elementele care contribuie la atenuarea semnalului de
informaţie prin dispersie intra şi intermodală.
9. Am studiat tipuri şi modele de fibră optică, cabluri de fibră optică, prezentând avantajele
folosirii fiecaruia.
10. Am studiat analiza geometrică a propagării semnalului luminos de informaţie prin fibra
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 72/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 70
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
optică.
11. Am făcut şase experimente pe câte cinci probe diferite privind sudarea diferitelor tipuri
de fibră optică precum şi cinci exper imente pe cate cinci probe diferite la diferite temperaturi de
lucru în cadrul cercetării sudării fibrelor optice la diferiţi parametrii.
12. Am introdus noţiunea de fazare a operaţiilor executate atât în cadrul procesuluitehnologic privind operaţia de sudare cât şi în cadrul execuţiei sudurii propriu-zise.
13. Am efectuat investigaţii detaliate ale cazului în care conectorul interfeţei are zgarieturi
sau alte variate contaminări ce pot duce la distrugerea conectorilor fibrei optice cu transmiţătorul
optic.
14. Am realizat montajul de experimentare în cadrul sudurii sub sarcină, pentru descoperirea
punctului critic al propagării topirii în fibră.
15. Am cercetat şi concluzionat câteva metode de a stopa propagarea topirii fibrei în cazul
când topirea este iniţiată în regim de lucru al fibrei .
16. Am determinat diametrul maxim de îndoire al fibrei pentru a nu se produce distrugerea
învelişului fibrei, concluzionând că îndoirile fibrelor sub diametrul de 10 mm pentru puteri de
1W sau 20 mm pentru puteri de peste 3 W vor trebui evitate.
7.3. DEZVOLTĂRI VIITOARE
1. Noile tendinţe de dezvoltare în comunicaţii implică folosirea fibrei optice în tehnologia
GPON. GPON (Gigabit PON ) este un protocol definit de Comitetul Telecom din cadrulInternational Telecommunication Union ( ITU-T ) prin documentul G.984. Conform acestui
document, o retea GPON se compune din Echipament Central (OLT - Optical Line Terminal),
una sau mai multe retele optice de distributie (ODN - Optical Distribution Networks), si unul sau
mai multe echipamente optice (ONU - Optical Network Units) si/sau Echipamente Terminale
(ONT - Optical Network Terminals). Cu alte cuvinte, GPON este o retea optică pasivă (PON -
Passive Optical Network ), o retea punct-multipunct în care sunt utilizate splitere optice pasive
pentru a deservi mai multe locaţii prin acelasi mediu optic respectiv un singur fir optic; numarulde locaţii deservite pe acelaşi fir este cuprins în intervalul 32 – 128 (uzual se folosesc 48).
Fiecare locaţie conectată la acest tronson unic, va fi deservită de un echipament terminal (ONT -
Optical Network Unit ); toate aceste echipamente terminale ( OLT - Optical Line Termination)
vor fi gestionate de catre un echipament central. Semnalele către locaţie (downstream) sunt
transmise către toate echipamentele terminale (OLT-uri), prin acelaşi mediu optic. Pentru a
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 73/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 71
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
preveni interceptarea semnalelor (eavesdropping) se folosesc tehnici de criptare. Semnalul de
downstream este trimis pe lungimea de undăλ=1490nm şi poate asigura o lărgime de banda de
2488 Mbps. Semnalele de la locatie catre echipamentul central (upstream) sunt combinate
utilizând tehnici de acces multiplu la mediu, cu divizare în timp (TDMA - time division multiple
access). Echipamentul central stabileste o clasificare a echipamentelor terminale (OLT), pe bazacăreia le alocă acestora anumite cuante de timp pentru a transmite semnal din locaţie către acesta.
Semanul de upstream se transmite pe lungimea de undă λ=1310 nm şi asigură o largime de banda
de 1244 Mbps
2. Dezvoltarea unor tehnologii de sudare pornind de la necesitatea creării condiţiilor de
mediu pentru executarea sudării implică realizarea unor autolaboratoare dotate cu climă
controlată.
3. Efectuarea unor analize cu element finit corelând viteza de deplasare a fibrei optice cu
arcul electric de sudare.
4. Executarea unor noi aparate cu capete de sudare folosind radiaţia laser concentrată în locul
de sudare, în loc de arcul electric ce este folosit în prezent.
7.4. MODALITĂŢI DE VALORIFICARE A REZULTATELOR
Rezultatele cercetărilor efectuate pe parcursul elaborării şi finalizării tezei de doctorat au fost
valorificate după cum urmează:
1. Publicarea unui număr de 5 lucrări ştiinţifice la conferinţe internaţionale în ţară: Bramat
2007 [41];[42];Conferinţa Internaţională a ASR 2007[43];TQSD 2008[44]; Buletinul
AGIR nr. 1/2009
2. Publicarea a două lucrări ştiinţifice la conferinţe internaţionale din străinătate: - Safety
and Reability of welded components in energy and processing industry of the ocasion of
the 61`IIW Annual Assemblz, Graz Austria 10-11 July 2008 [45]; The 3rd European
DAAAM International Young Researchers´ and Scientists´ Conference 25-28th
November 2009, Vienna, Austria [46]
3. Trei referate întocmite şi publicate în ciclul II de pregătire [47];[48];[49]
4. O lucrare ştiinţifică în curs de apariţie în revista “SUDURA” [50]
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 74/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 72
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
5
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
*** Publicaţii şi prospecte ale firmelor CommScope, Alcatel şi NK Communications
10 *** http://www.fujikura.com, America Fujikura Ltd., Accesed on: 27.05.2009
11 Andreescu A.B.,Andreescu F.G.
Laseri cu gaz pentru prelucrări termice, ed. Lux Libris (2008)
19 Bent R. et al. Standardisierte Kommunikation, Electro Anzeiger, vol. 44, no.6, 1991
21 Blankenship M. G. şicolectiv
Comunicare la OSA Topical Meeting on Optical Fiber Communication,Washington D. C., 6-8 martie 1979
23 Cinteză M, Ion
Marghescu, Ionel Dragu
International Conference "Communications 2002", „On Radio InterfaceSynchronisation Techniques for UMTS”;
25 Constantin Emil Tehnologia sudării prin topire – Bazele tehnologice ale sudării prin topire.
Universitatea Dunărea de Jos, Galaţi, 1993
26 Constantin Emil Proiectarea maşinilor, utilajelor şi construcţiilor sudate, vol. I şi vol. II, Ed.Universităţii din Galaţi, 1983
27 Constantin Emil Construcţia dispozitivelor şi mecanizarea sudării, Ed. Universităţii din Galaţi,1979
30 De Rosa M.E.,Bhagavatula V.A., WuQ., Matusick K.
High optical power testing of physical contact connectors at 1550 nm, OFC 01,Technical Digest, (1994)
32 Dunogue J., Cornille J.M.
Network management in a multisupplier environment, Telecommunications, june 1991
33 Emori Y, Akasaka Y.,Namiki S.
Less than 4,7 dB noise figure broadband in line EDFA with a Raman amplifier1300 ps/nm DCF pumped by multi channel WDM laser diodes, Tech. Dig.OAA (1998)
35 GAFTONEANU,V.;Floricel, D.I. & Trif,I.N. (2007)
Joining fiber optics I – Manufacturing technology – Bramat 2007 – Romania,pp.247, ISSN: 1223 – 9631 Brasov-Romania, 02.2007, ”Transilvania”University of Brasov, Brasov
36 GAFTONEANU,V.;Floricel, D.I.; Trif, I.N.
(2007)
Joining fiber optics II – Welding technology – Bramat 2007 – Romania,pp.248, ISSN: 1223 – 9631, Brasov – Romania, 02.2007, “Transilvania”
University of Brasov, Brasov
37 GAFTONEANU,V.;RCS & RDS Brasov; &Trif, I.N. (2007)
Conditii tehnice la sudarea fibrei optice, pp.91 – 99, ISSN: 1843 – 4738,Timisoara – Romania, 09.2007, Editura Sudura Timisoara, Timisoara
38 GAFTONEANU,V.;Trif, I.N. & Rosca, R.(2008)
Quality and flaw criterium at welding of telecomunication optical fibers,pp.405-408, ISSN: 1844 – 9158, Bucharest – Romania, 10.2008,University“Politehnica” of Bucharest, Bucharest
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 75/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 73
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
39 GAFTONEANU,V.I.,Trif T.N., Trif I.N.,
Modern welding equipments and technologies for fiber used in comunicationservices, International Conference - Safety and Reability of weldedcomponents in energy and processing industry of the ocasion of the 61`IIWAnnual Assemblz, Graz Austria 10-11 July 2008
40 GAFTONEANU,V[alentin]; Trif, T[udor];
Rosca, R[obert]; Tanco,C[ornel]; Trif, N[icolae]
WELDING JOINT EXPERIMENTS FOR TELECOMMUNICATION FIBEROPTICS - The 3rd European DAAAM International Young Researchers´ and
Scientists´ Conference 25-28th November 2009, Vienna, Austria ISSN 1726-9679, (2009)
41 GAFTONEANU V. Referat – “Elemente teoretice de transmisie a informaţiei” – Ciclul II de pregătire
42 GAFTONEANU V. Referat – “ Modelul matematic de transmitere a informaţiei prin fibră optică” –Ciclul II de pregătire
43 GAFTONEANU V. Referat – “ Fibra optică şi tehnologii de îmbinare a fibrelor optice” – Ciclul IIde pregătire
44 GAFTONEANU V.,TRIF I.N. Defecte la sudarea fibrelor optice – Revista “SUDURA” – în curs de tipărire
45 Geckeler S Siemens Forsch-u Entwickl-Ber., Bd. 6,nr. 3, (1977), p. 143-151
48 Gloge D, MarcatilliE.A.J.
The Bell System Technical J. Vol. 52, nr. 7 (1973) p. 1161-1168
52 Goell I. E. Fundamentals of Optical Fiber Communications, ed. Barnoski M.K.,Academic Press, N.Y., 1976
59 Ion Marghescu, IancuCeapă
Radioreceptoare, partea I, UPB, 1989;
64 Iovanas Radu Sudarea electrica prin presiune – Ed. Sudura, 2005, Timisoara, ISBN: 973-8359-32-5
71 Keck D.B. Optical Fiber Waweguides in Fundamentals of Optical Fiber Comunications,Editor Barnoski M.K. Academic Press New York, 1976
83 Marius Cinteză, Ion
Marghescu
1998 November, International Conference "Communications 1998", "DigitalAudio Broadcasting - Radio Signal Processing"
85 Marius Cinteză, Ion
Marghescu, Ionel Dragu
2002 September, International symposium “ETc2002”, "Usingcryptographically immune pseudorandom sequences in WCDMA technique"
87 Marschall Mc Luhan Mass-media sau mediul invizibil – Ed. “Nemira”, Bucureşti, 1997
94 Moisil G.C. Fizica pentru ingineri, vol. I, Ed. Tehnica, Bucureşti, 1976
95 NEC Foaie de catalog - Fibre optice
96 Neumann P., SawatzkyJ.
Rommunikationssysteme in der Automatisierungstechinick, msr, Heft 6, 1988(I), Heft 7, 1988 (II)
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 76/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 74
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
97 Nicoleascu S.V.,
Hartescu F.,
Dumitrascu I.,
Marghescu I şi colectiv
Accesul wireless de banda larga vol I , II- Prezentare şi analiza - Ed. PrintechISBN 978-606-521-080-6; ISBN 978-606-521-081-3, ISBN 978-606-521-080-6; ISBN 978-606-521-082-0
98 Niculescu CI. R.,Doicaru V.
Laseri cu semiconductori şi aplicaţii – Ed. Tehnică, Bucureşti (1978)
100 Niculescu C.R., Iosif I.M.
Iniţiere în comunicaţiile prin fibre optice, Ed. Tehnică, Bucureşti, (1982)
101 Niculescu Cl.R. ,Doicaru Vl,
Laseri cu semiconductori şi aplicaţii, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1978
108 Petrescu T. „Fibre optice pentru telecomunicaţii”, Editura AGIR, Bucureşti 2006.
109 Pillat F. V., CoculescuL., Cristea V.
Teleinformatica, Ed. Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti, 1986
110 Piquenard A. Radio wawe propagation, MacMillan, Londra, 1976
111 Radu Dobrescu Informaţie şi transmitere de date – Institutul politehnic Bucuresti – 1992
113 Ramskov-Hansen I. I. Optical and Quantum Electronics, vol. 10, (1978), p. 521-526
117 Seo K., Nishimura N.,Shiino M., Yuguchi R.,Sasaki H.
Evaluation of High-power Endurance in optical fiber links, Furukawa Review,nr. 24, 2003
118 Smith D.R., HooperR.C., Garrett I.
Optical and Quantum Electronics, 10, (1978)
122 Spătaru A. Teoria transmisiunii informaţiei, Ed. Tehnică, Bucureşti (1965) 123 Spataru Al. Teoria transmisiunii informaţiei, Probleme, Ed. Didactică şi Pedagogică
Bucureşti, 1983
131 Teodor Machedon Pisu,Elena Machedon Pisu
Tehnologia sudarii prin topire – Ed. Lux Libris, Brasov,2010, ISBN: 978-973-131-060-2
132 Trif, I.N, Pascicu, P.D.,GAFTONEANU,V.,Rosca R.
SISTEME ROBOTIZATE DE SUDARE LASERHIBRID - Buletinul AGIRnr. 1/2009 ● ianuarie-martie
133 Trif, I.N. Automatizarea proceselor de sudare
134 Trif, I.N. Controlul sudurilor şi a produselor sudate
135 Trif, I.N. Sudarea robotizată cu arc electric
138 Valeriu Munteanu Teoria Transmiterii Informaţiei, Editura “Gh. Asachi”, Iaşi, 2001.
139 Valiant M. Implementing Enterprisewide Networking, Telecommunications, june 1991
141 Yablon A.D. Optical Fiber Fusion Splicing, Ed. Springer 2005, ISBN 3-540-23104-8
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 77/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 75
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
GAFTONEANU VALENTIN IONCURRICULUM VITAE
INFORMAŢII PERSONALE Nume GAFTONEANU VALENTIN IONAdresă Nr. 21, str. SĂCELELOR, cod poştal 500214, BRAŞOV, ROMÂNIA Telefon 0770.068524, 0368.402020,Fax 0368.400441E-mail [email protected]ţionalitate ROMÂNData naşterii 10 MARTIE 1968
EXPERIENŢĂ PROFESIONALĂ 2007 – prezent S.C. RCS S.A, str. N.D. COCEA nr. 2A, BRAŞOV, în funcţia de DIRECTOR FILIALA
BRASOV, având ca principală sarcină coordonarea tuturor activităţilor din cadrulcompaniei in filiala BRASOV
2006 – 2007 S.C. TELECOD S.R.L., colaborator, având ca principală sarcină proiectarea reţelelor de j.t. şi curenţi slabi, precum şi coordonarea şi verificarea activităţilor electrice din cadrulfirmei.
1996 – 2007 S.C. RCS S.A, str. N.D. COCEA nr. 2A, BRAŞOV, în funcţia de DIRECTOR TEHNIC,având ca principală sarcină coordonarea tuturor activităţilor din cadrul companiei, în cele11 localităţi în care aceasta îşi desfăşoară activitatea.
1994 – 1996 S.C. TVS HOLDING S.R.L, str. N.D. COCEA nr. 2A, BRAŞOV, în funcţia deCOORDONATOR TEHNIC, având ca principală sarcină coordonarea compartimentuluide intervenţii şi branşări interioare.
1992 – 1994 S.C. TVS HOLDING S.R.L, str. N.D. COCEA nr. 2A, BRAŞOV, în funcţia deOPERATOR CABLU , având ca principală sarcină rezolvarea tuturor branşărilor interioare ce îmi erau repartizate pe ziua respectivă.
1988 –1992 S.C. HIDROMECANICA S.A , secţia sculărie, în profesia de SCULER – MATRIŢER,unde aveam de executat matriţe unicat pentru rotorii de turbosuflante
EDUCAŢIE ŞI FORMARE Septembrie 2006 – prezent UNIVERSITATEA TRANSILVANIA BRASOV – DOCTORAND IN STIINTA SI
INGINERIA MATERIALELORAprilie 2004 AUTORIZAŢIE DEFINITIVĂ GRADUL III – Electrician autorizat – carnet nr. 11913 /
27.05.200421 – 24 octombrie 2002 Curs „ FORMARE AUDITORI INTERNI PENTRU SISTEME DE MANAGEMENTUL
CALITĂŢII” organizat de Societatea Română pentru Asigurarea Calităţii în colaborarecu Camera de Comerţ şi Industrie Braşov – EIC RO 825” – CERTIFICAT nr. 1677 / 24.10.2002
08 – 14 decembrie 2001 Curs „PERFECŢIONARE PROFESIONALĂ ÎN DOMENIUL PROTECŢIEI MUNCII”,
organizat de Inspectoratul Teritorial de Muncă Braşov, - DIPLOMA nr. 0004388 / 17.12.2001
1989 – 1996 UNIVERSITATEA „TRANSILVANIA” din BRAŞOV, Facultatea de „ŞTIINŢA ŞIINGINERIA MATERIALELOR”, specialitatea „UTILAJUL ŞI TEHNOLOGIASUDĂRII”, – DIPLOMA DE LICENŢĂ Seria P, Nr. 0001017, media generală 9,70.
1982 – 1986 LICEUL INDUSTRIAL NR. 7 din BRAŞOV, – DIPLOMA DE BACALAUREAT SeriaD Nr. 84681
ian. 1985 – ian. 1986 „PROGRAM DE INIŢIERE ÎN ELECTRONICĂ ŞI DEPANARE R ADIO-TV”,organizat de CASA DE ŞTIINŢĂ ŞI TEHNICĂ PENTRU TINERET BRAŞOV, –ADEVERINŢĂ Seria 86/A Nr. 05 / 29 ianuarie 1986
APTITUDINI ŞI COMPETENŢE PERSONALE Proiectare şi execuţie: Am proiectat, asistat si exploatez reţelele de telecomunicaţii şi electriceInstalaţii electrice: În locaţiile unde avem echipamente tehnice, respectiv transmiţătoare şi receptoare CATv.
Am proiectat, asistat si exploatez peste 3000 de puncte de consum reprezentândamplificatoare de scară montate din FDCP, precum şi a peste 30 de surse 220V/60V/15A,
pentru telealimentarea reţelelor CATv, montate pe stâlpii S.C. Electrica cu soluţie dinLEA j.t.Am proiectat, asistat si exploatez reţele de telecomunicaţii ce utilizează curenţi slabi. Am proiectat, asistat si exploatez retelele de alimentare ale antenelor de comunicatii 3G,montate in peste 10 localitati.
ADMINISTRARE RETEA DATE: Am pus in funcţiune şi administrez un server de date cu programul Windows Server 2003 OPERARE PE CALCULATOR: MICROSOFT OFFICE, ADOBE ACROBAT, COREL,PROIECTARE ASISTATĂ: ACAD (versiuni 12,13,14,2000,2004), MAPINFOREŢELE DE CALCULATOARE: Am proiectat, asistat si exploatez reteaua de comunicatii prin FO si HFC construita in
jud. Brasov.Am proiectat şi construit o reţea de calculatoar e pentru 22 terminale pentru S.C. TVSHOLDING S.R.L.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 78/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 76
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
PROGRAMARE: În limbaj FOX-PRO, VISUAL BASIC, CLIPPERPROIECTARE: Am proiectat reţelele CATv pentru mai mult de 20 de localităţi din ţară şi străinătate. TOPOMETRIST: Am fost coordonatorul unui colectiv cu care am făcut digitizarea oraşului Braşov,
realizând un program prin care plecând dintr-o staţie de coordonate cunoscute şiintroducând citirea unghiurilor orizontale şi verticale să poată fi calculată coordonatapunctului vizat, în coordonate STEREO 70.
LIMBA MATERNĂ ROMÂNĂ LIMBI STRĂINE CUNOSCUTE ENGLEZĂ – scris, vorbit, citit – bine
GERMANĂ – scris, vorbit, citit – satisfăcător, APTITUDINI ŞI COMPETENŢE SOCIALE Datorită naturii muncii mele, respectiv aceea de a lua contact tot timpul cu oame nii,
comunicarea cu aceştia este un factor important în a promova serviciile pe care noi le punem la dispoziţia consumatorului. In acest sens mi-am format o echipă managerială prin care să venim în sprijinul cetăţenilor şi totodată să ne promovăm produsele.
APTITUDINI ŞI COMPETENŢE ORGANIZATORICE Conduc ca DIRECTOR FILIALA, activitatea tuturor sectoarelor productive şi de
mentenanţă ale S.C. RCS-RDS S.A. În acest context m-am lovit de foarte multe problemeorganizatorice, punând la punct un set de măsuri care au dat rezultatele scontate.
APTITUDINI ŞI COMPETENŢE TEHNICE Fiind o fire dinamică m-a interesat tot ce era nou în domeniul comunicaţiilor. Astfel am
fost interesat despre tehnologia transmisiei prin fibră optică, tehnologie pe care mi-am
însuşit-o, de asemenea am fost interesat de partea de IT, fapt ce a condus la învăţarea nunumai a parţilor componente ale unui calculator ci mult mai mult, plecând de la server dedate la reţele de calculatoare. De asemenea mi-am însuşit temeinic legislaţia cu privire lacomunicaţiile prin cablu realizând proiecte tehnice CATv pentru localităţi precumBraşov, Sibiu, Arad, Făgăraş, Kiev (Ukraina), Rujomberok (Slovacia), etc
PERMIS DE CONDUCERE Categoria „B” din anul 1992 ALTE APTITUDINI ŞI COMPETENŢE Cânt la chitară si pian,
Practic bioterapia REIKI (am urmat un curs de calificare în acest sens cu dl. prof. dr.CRISTESCU si AURELIAN CURIN)Am participat la concursuri de orientare turistică, fapt ce mi -a permis să pot înţelege şi
realiza programul de topometrie.
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 79/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 77
V.I. Gaftoneanu – Teză de doctorat ( Rezumat)
GAFTONEANU VALENTIN IONCURRICULUM VITAE
PERSONAL INFORMATION Name GAFTONEANU VALENTIN IONAddress Nr. 21, SĂCELELOR street, postal code 500214, BRAŞOV, ROMÂNIA Telephone 0770.068524, 0368.402020,Fax 0368.400441E-mail [email protected] ROMANIANDate of birth 10th
PROFFESIONAL EXPERIENCEof March,1968
2007 – present S.C. RCS S.A, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of BRANCHDIRECTOR BRASOV, the main task being the coordination of all the activities withinthe BRASOV branch
2006 – 2007 S.C. TELECOD S.R.L , collaborator, having as main task the designing of j.t. and lowvoltage current networks as well as the coordination and checking of the electricalactivities within the firm
1996 – 2007 S.C. RCS S.A, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of TEHNICALDIRECTOR, having as main task the coordination of all the activities within thecompany, in all the 11 cities where its activities are placed.
1994 – 1996 S.C. TVS HOLDING S.R.L, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of TEHNICAL COORDINATOR, the main task being the coordination of the interventionsand interior plugging department.
1992 – 1994 S.C. TVS HOLDING S.R.L, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of CABLE OPERATOR , having as main task the solving of all the interior pluggingswhich were assigned to me during a particular day.
1988 –1992 S.C. HIDROMECANICA S.A , section toolroom, with the job as TOOLMAN –MOULDER, where i had to produce singular moulds for turbocharger rotors.
EDUCATION AND
PROFFESIONAL TRAINING September 2006 – present TRANSILVANIA UNIVERSITY BRASOV – DOCTOR IN THE SCIENCE AND
INGENEERING OF MATERIALSApril 2004 THIRD DEGREE PERMANENT AUTHORIZATION –Authorized Electrician –no.
11913 / 27.05.200421st – 24th
08 – 14
of October 2002 “INTERNAL AUDITORS FORMING FOR QUALITY MANAGMENT SISTEMS”course organized by the Romanian Society for Quality Assurance in collaboration withthe Trade and Industry Bureau Brasov – EIC RO 825” – CERTIFICATE no. 1677 /
24.10.2002th
of December 2001 “PROFFESIONAL PERFECTION IN THE WORK PROTECTION DOMAIN” courseorganized by the Territorial Work Inspectorate Braşov, - DIPLOMA no. 0004388 / 17.12.2001
1989 – 1996 „TRANSILVANIA” UNIVERSITY BRAŞOV, “MATTER SCIENCE ANDINGENEERING“ Faculty– BACHELOR’S DEGREE SERIAL P, No. 0001017, grade:9,70.
1982 – 1986 INDUSTRIAL HIGHSCGOOL NO. 7 BRAŞOV, –BACCALAURATE DIPLOMASerial D No. 84681
Jan. 1985 – Jan. 1986 “INITIATION IN ELECTRONICS AND RADIO-TV TROUBLESHOOTINGPROGRAM” organized by the TECHNICAL AND SCIENTIFICAL HOUSE FOR THEYOUTH BRAŞOV, –Certificate Serial 86/A No. 05 / 29 January 1986
PERSONAL ABILITIES AND COMPETENCES
THE PROJECTING AND EXECUTIONOF ELECTRICAL INSTALLATIONS:
I designed, assisted and exploited the electrical networks from the cities where I hadtechnical equipment respectively CATv transmitters and receptors.I designed, assisted and exploited over 3000 consumption points representing scaleamplifiers mounted from FDCP, as well as over 30 220V/60V/15A sources for thetelealimentation of CATv networks mounted on the S.C. Electrica poles with LEA j.tsubstance.I designed, assisted and exploited telecommunication networks which use low voltagecurrents I designed, assisted and exploited alimentation networks of 3G communicationantennas, mounted in over 10 cities.
ADMINISTRATION OF DATA NETWORKS:
5/17/2018 Gaftoneanu - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/gaftoneanu 80/80
Cercetări privind performanţele şi calităţile îmbinărilor prin sudare a fibrelor optice de telecomunicaţii 78
V I G ft T ă d d t t ( R t)
I put into operation and I’m administering a data server with the Windows Server 2003software.
COMPUTER LITERACY: MICROSOFT OFFICE, ADOBE ACROBAT, COREL,ASSISTED DESIGN: ACAD (12,13,14,2000,2004 versions), MAPINFOCOMPUTER NETWORKING: I designed, assisted and exploited the communication network through FO si HFC built
in Brasov county.I designed and built acomputer network for 22 terminals for S.C. TVS HOLDING S.R.L.
PROGRAMING: FOX-PRO, VISUAL BASIC, CLIPPER language PROJECTING: I designed the CATv networks for more than 20 cities both Romanian and foreign.TOPOMETRIST : I was the coordinator of a colectiv which relaized the digitization of Brasov city,
designing a programme through which, starting from a known coordinates station andintroducing the reading of the horizontal and vertical angles can calculate thecoordination of the targeted point in STEREO 70 coordinates.
MATERNAL LANGUAGE ROMANIAN FOREIGN LANGUAGES ENGLISH writing, speaking, reading – good
GERMAN – writing, speaking, reading – satisfyingSOCIAL ABILITIES AND COMPETENCES
Due to the nature of my work, meaning that of having permanent contact with people,communication with them is an important factor in promoting the services we offer. Inthis direction i have formed a managerial team with whose aid we come to support thecitizens but we also promote our products.
ORGANIZING ABILITIES AND COMPETENCES
As a BRANCH DIRECTOR I’m leading the activity of all the productive andmaintenance sectors of S.C. RCS-RDS S.A. In this context I had to deal with severalorganizational issues, developing a set of measures which gave the expected results.
TECHNICAL ABILITIES AND COMPETENCESBeing a dynamic person I was interested in everything new in the communications field.Therefore I was interested in the technology of fibre optics transmission, which I becameacquainted with. I was also preoccupied with the IT domain, which lead to my learning of not only the computer components but many others starting with the data server to thecomputer networks. I also became thoroughly familiar with the legislation regardingcable communications, achieving CATv technical projects for cities such as Braşov,Sibiu, Arad, Făgăraş, Kiev (Ukraine), Rujomberok (Slovakia), etc
DRIVERS LICENCE Category „B” since 1992OTHER ABILITIES AND COMPETENCES
I play the guitar and piano.I practice REIKI biotherapy (I took a forming class in this area with prof. dr.
CRISTESCU and AURELIAN CURIN)I took part in touristic orientation contests, which helped me understand and develop the
topometry program.