Publicado el 10.6.15 en las Actas de IWCS del 64º Simposio Internacional de Cable y Conectividad (2015) por Wayne Kachmar, Presidente Technical Horsepower Consulting LLC. con Fiber Optic Center, Inc.
Resumen
A medida que se desarrolló la industria de la fibra óptica y los cables, se acuñaron varios términos para describir propiedades específicas que eran nuevas y diferentes del procesamiento de cables convencional. El término "Loose Tight Buffer" se ha utilizado para definir tanto una propiedad específica como un problema del producto, lo que da como resultado diferentes definiciones y requisitos para un tipo de cable óptico. Ha pasado el tiempo para definir un búfer ajustado y suelto y cómo medirlo. Este documento propone definiciones de varios requisitos de búfer estrictos basados en los usos finales. Se proponen métodos de terminación y diversos entornos en los que se espera que funcionen dichos cables y terminaciones. El uso de los criterios y resultados de las pruebas existentes muestra una gran sensibilidad tanto a las herramientas como a las técnicas y también muestra una gran necesidad de pruebas estandarizadas e interpretación de los resultados de las pruebas. Este documento también propondrá un conjunto de características basadas en el uso genérico de estos conjuntos con búfer, como el tipo de conexión, el entorno y el tipo de herramienta. Se propondrá una serie de métodos de prueba, medidas y características repetibles para los “productos Loose Tight Buffer”. Se citarán las fuentes de error basadas en fallas heredadas de cables amortiguadores ajustados sueltos, como la absorción de epoxi y la contracción del amortiguador.
Palabras llave: tampón suelto; tampón ajustado; estrecho desmontable terminación; estándares; método de prueba; mecha epoxy
Introducción
A medida que se desarrolló la industria de la fibra óptica y los cables, se acuñaron varios términos para describir propiedades específicas que eran nuevas y diferentes del procesamiento de cables convencional. Uno de los que se mantuvo fue el término "Buffer Loose Tight". Durante los últimos quince a 20 años, el término se utilizó para definir tanto una propiedad específica como un problema de producto. Esto dio como resultado muchas definiciones diferentes y un amplio conjunto de requisitos para un tipo de cable óptico. Como resultado, eso ha significado muchos productos diferentes para muchos usuarios diferentes. A medida que avanzamos, el tiempo ha pasado para crear una definición de qué es exactamente un búfer ajustado y suelto y cómo se mide. Este documento propone que definamos los diversos requisitos de amortiguación ajustados en función de los usos finales, como la terminación con un conector de pulido epoxi, una terminación de empalme por fusión y conectores de empalme de campo mecánico. Además, los diversos entornos en los que se espera que funcionen dichos cables y terminaciones también necesitan una definición más clara.
¿Por qué Loose Tight Buffer?
A medida que los métodos de terminación e interconexión continuaron evolucionando, evolucionaron dos métodos genéricos de diseño de cables. El diseño más común era un tubo holgado relleno de gel que inicialmente contenía solo una guía de ondas óptica por tubo, pero podía contener muchos tubos (para cables multifibra) y un diseño de cable simplex muy robusto comúnmente conocido como amortiguador apretado. (También conocido como límite apretado). El diseño de tubo suelto necesitaba una caja de terminación como una caja de empalmes o un bastidor de terminación. Inicialmente, estos se empalmaron por fusión, se separaron o se dividieron en tubos individuales para su terminación. Para cables ópticos de recuento bajo, la alternativa era un aislamiento o "amortiguación" para hacer que la fibra de 125/250 um sea más resistente a la manipulación y la terminación. Un estándar de 900um surgió poco después de que se estandarizara el conector óptico SMA. Esto permitió una unión de epoxi sólida a un plástico de ingeniería y la guía de ondas óptica de vidrio, lo que hizo una terminación robusta que podría manipularse muchas veces con pocas posibilidades de rotura.
Otros métodos de terminación incluyeron empalmes por fusión y empalmes mecánicos. Muchos de estos métodos evolucionaron para incorporar métodos para estimar la pérdida de empalme antes de sellar permanentemente el empalme. Uno de ellos es el uso de inyección y detección local (LID). Debido a la necesidad de acceder a la energía óptica a través de la guía de ondas óptica, se requirió la eliminación del recubrimiento del búfer a cierta distancia más allá del empalme. Normalmente, esto ocurre en un conector en un extremo y un empalme por fusión en el otro extremo. Ahora es necesario que los cables de protección ajustados tengan una capa de protección extraíble para que sean compatibles con dichos sistemas de terminación. Estos empalmes también se colocaron en carcasas donde la cantidad de espacio para el almacenamiento flojo era mínima y una fibra recubierta de 900 um ocupa 13 veces la cantidad de espacio en comparación con una fibra recubierta de 250 um. Para una fibra, esto no es un problema importante, pero coloque 24 o 72 o 144 fibras en una caja de empalme o bastidor y la diferencia es significativa.
Figura 1. Diagrama del sistema de detección e inyección local
Figura 2. Empalmador por fusión equipado con LID
Figura 3. Bandeja de empalme
Una segunda razón para crear un amortiguador holgado y ajustado son las fibras especiales que son mucho más sensibles a las tensiones mecánicas. Estos aparecieron en escena en usos que requerían protección mecánica y flexibilidad, lo que hacía inaceptable un diseño rígido de tubo holgado. Estas fibras pueden ser tan pequeñas como un revestimiento de 60 um con un revestimiento de 150 um o tan grandes como un revestimiento de 1 mm y un revestimiento de 1.4 mm. En cada caso, las razones para poder quitar un recubrimiento relacionadas con la aplicación específica.
Elementos como el empalme y el almacenamiento de holguras de empalmes eran necesidades comunes y, en muchos casos, los instaladores de campo a gran escala que usaban equipos existentes para empalmes por fusión y terminación de conectores de campo mecánicos necesitaban tener un medio estándar (recubrimiento de tamaño) para terminar y entrenar.
Ingrese el Buffer Loose Tight
Siguió la evolución lógica hacia un amortiguador ajustado extraíble (suelto). Debido a las diversas razones y la duración de la eliminación de búfer ajustada requerida, se propagaron muchas especificaciones diferentes. En algunos casos, el amortiguador no era más que un amortiguador suelto muy pequeño que utilizaba un material de ingeniería duro como el nailon que se retiraba fácilmente con las herramientas de tubo suelto existentes. En otros casos, la falta de control de longitud excesivo y la robustez mecánica hicieron que este diseño tuviera una utilidad limitada. Un área de preocupación era que en la terminación del conector de la guía de ondas óptica cualquier espacio entre el amortiguador y el recubrimiento actuaría como un agente absorbente para que el epoxi migre desde el conector hacia arriba a través del espacio intersticial y hacia el cable flexible. Esto casi siempre provocaría una rotura de la fibra justo fuera de la interfaz del conector del cable. Como resultado, muchas especificaciones de cables indicaron que no hay espacio entre el revestimiento de acrilato y el material de protección, mientras que también requieren una capacidad de desforre de 2 a 10 cm.
Figura 4. Tubo suelto / tampón apretado
Muchos de los conectores instalables en campo se basan en el amortiguador ajustado para proporcionar un alivio de tensión mecánico libre de tensión de la fibra óptica en la férula. La presencia de lubricantes o un espacio puede hacer que el rendimiento del conector se degrade. Con la proliferación de fabricantes de cables y conectores de campo, es casi imposible desarrollar una matriz de todas las combinaciones de prueba posibles. Por lo tanto, se necesitarán una serie de definiciones estándar y categorías de amortiguadores ajustados sueltos para asegurar que los conectores de campo sean compatibles con el tipo de amortiguadores de múltiples cableadores.
A medida que las terminaciones mejoraron y el rendimiento térmico evolucionó, muchos fabricantes de cables de protección ajustados tuvieron dificultades para mantener los niveles de tensión adecuados entre la fibra revestida y los materiales de protección. Esto se exacerbó con el cambio a materiales tampón de PVC y de bajo contenido de humo y cero halógenos, que en general eran más suaves (dureza Shore <75 A). De repente, con muchas aplicaciones diferentes para tampones removibles, la proliferación de métodos de prueba y longitudes de tiras aumentó exponencialmente. Esto nos deja hoy con una miríada de diferentes requisitos y métodos de prueba sin un solo estándar para definir la categoría.
Agregando a la confusión
A medida que se multiplicaron estas nuevas especificaciones de prueba, también lo hicieron las herramientas y métodos para eliminar el búfer. Dado que en muchos casos no se especificó ninguna herramienta específica, proliferaron varios métodos de prueba de la capacidad de las tiras.
Estos incluyen cortadores de cizalla, tipos de guillotina y tipos térmicos que utilizan herramientas de varios fabricantes diferentes. Otra variable fue el número de pasadas que se pueden usar para quitar la cantidad requerida de material de amortiguación.
Figura 5. Herramienta de pelado tipo cizalla
Figura 6. Herramienta de pelado tipo guillotina
Figura 7. Decapante térmico
Las fibras y los amortiguadores evolucionan
Con el fin de cumplir con los requisitos del usuario final, se utilizaron muchos métodos de sobrerrevestimiento del revestimiento de acrilato con lubricantes como talco u otros lubricantes. Desafortunadamente, algunos de los lubricantes, como los flouropolímeros, eran extremadamente difíciles de limpiar antes de la terminación. Esto resultó en una unión deficiente entre la guía de ondas óptica y los casquillos. También los polvos como el talco pueden contaminar el área de trabajo. Como resultado, las aplicaciones que requieren un desempeño ambiental específico, como rangos de temperatura extendidos y cierta resistencia química, también causaron otros problemas en el desempeño. Algunas de las áreas específicas de preocupación fueron la unión epóxica, la compatibilidad de los materiales amortiguadores y la contracción del amortiguador.
Categorías y Métodos
La siguiente es una propuesta basada en el usuario para determinar categorías de materiales amortiguadores ajustados sueltos:
- Micro tubo suelto: un polímero de ingeniería duro que rodea holgadamente una guía de ondas óptica recubierta donde el espacio es igual a la mitad del diámetro de la guía de ondas óptica recubierta o menos y no hay material intersticial entre la fibra óptica recubierta y el tubo protector.
- Amortiguador hermético extraíble: un búfer donde el espacio no es visible con un aumento de 100 aumentos, no se usa material intersticial definido como polvo o líquido suelto y se pueden eliminar al menos 50 cm de material con un corte circular.
- Amortiguador hermético removible lleno: un búfer donde el espacio no es visible con un aumento de 100 aumentos, se usa material intersticial definido como polvo suelto o líquido y se pueden eliminar al menos 50 cm de material con un corte circular. Los materiales son tales que, por encima de los rangos de temperatura y humedad especificados para el transporte y la operación, el material intersticial no interactúa químicamente ni con el revestimiento de fibra óptica ni con el material tampón durante la vida útil del producto. Esto incluye cualquier aumento de peso o hinchazón material.
- Tampón hermético desprendible: un tampón donde el espacio no es visible con un aumento de 100 aumentos, no se utiliza material intersticial definido como polvo o líquido suelto y se pueden eliminar al menos 10 cm de material con un corte circular.
- Amortiguador hermético que se puede desprender lleno: un búfer donde el espacio no es visible con un aumento de 100 aumentos, se usa material intersticial definido como polvo suelto o líquido y se pueden eliminar al menos 10 cm de material con un corte circular. Los materiales son tales que, por encima de los rangos de temperatura y humedad especificados para el transporte y la operación, el material intersticial no interactúa químicamente ni con el revestimiento de fibra óptica ni con el material amortiguador durante la vida útil del producto. Esto incluye cualquier aumento de peso o hinchazón material.
- Tampón semi-hermético: un tampón donde el espacio no es visible con un aumento de 100 aumentos, no se usa material intersticial definido como polvo o líquido suelto y se pueden eliminar al menos 10 cm de material con hasta 3 cortes circulares.
Métodos de prueba
Actualmente, cualquiera de una serie de herramientas diferentes están en uso para eliminar los búferes. Se dividen en tres amplias categorías: cuchillas de corte, son similares a los pelacables convencionales utilizados para pelar cables finos y están fabricados por varios fabricantes diferentes. Se caracterizan por una acción de cizallamiento causada por cuchillas paralelas desplazadas que dependen del menor rendimiento de los materiales para separar las pequeñas áreas de amortiguación no capturadas por las cuchillas de ángulo recto. El segundo tipo de herramientas utiliza cuchillas paralelas que se encuentran con un orificio pretaladrado del tamaño del recubrimiento de fibra óptica. Por lo general, cortan casi todo el material de amortiguación por igual y no dejan que se rompan áreas más gruesas del material durante la extracción. Una preocupación con estas herramientas es que el desgaste de la cuchilla puede ser rápido y significativo, lo que hace que su repetibilidad sea deficiente. El tercer tipo de herramientas usa alguna variante de los estilos de cizallamiento o guillotina y un calentador térmico para ablandar el material y hacerlo más compatible con la eliminación. Estas herramientas de tipo que facilitan el pelado se están volviendo más comunes en el campo, pero las diferencias en los diseños y los materiales de recubrimiento los convierten en un candidato poco probable para pruebas estandarizadas.
Vale la pena señalar que los tres tipos están en uso generalizado en campo y fábrica. Muchos usuarios grandes de cables de fibra óptica se han estandarizado en uno de estos tipos. Es importante que se desarrolle un método de prueba repetible que todos los fabricantes de cable y sus clientes puedan usar para verificar el rendimiento y permitir que múltiples proveedores de cable compitan con parámetros de rendimiento iguales. A continuación se muestra una tabla que muestra las categorías propuestas y los tipos de herramientas para una metodología de prueba propuesta.
Metodología de prueba
Para proporcionar un método de prueba repetible y confiable, necesitamos proporcionar un conjunto de métodos de prueba estándar fácilmente reproducibles. La selección de una herramienta (s) de una o más categorías debe definir la condición de la herramienta (es decir, la nitidez de la cuchilla bajo aumento), así como el entorno y las condiciones de desforre. Es necesario definir preguntas como, ¿usamos la herramienta para empujar el tampón fuera de la fibra o para usar la presión manual para deslizar el material del tampón tirando del tampón cortado? (Es probable que, según las categorías, como la longitud eliminada y si hay gel presente, se elegirán diferentes métodos por categoría).
Interpretación de los resultados de la prueba
En el pasado, las pruebas de tira estándar de fibras de tampón apretado han utilizado dos criterios como falla de aprobación. Estos están relacionados con la fuerza absoluta de la tira ejercida sobre la fibra óptica en el acto de pelar y, en segundo lugar, la longitud del material que puede pelarse en una sola acción. Como se puede ver en la tabla anterior, hay varias propiedades adicionales que deben tenerse en cuenta. Estos incluyen el tipo de herramienta, el daño microscópico al revestimiento causado por la acción de extracción, el acondicionamiento de la temperatura de la fibra tamponada antes de la prueba, el método de empujar o extraer el tampón y la capacidad limpia de la operación de extracción posterior de la fibra revestida y desnuda.
Conclusiones
Basado en el uso existente y expandido de amortiguadores ajustables desmontables para una serie de aplicaciones, se deben desarrollar estándares específicos de amortiguadores ajustados para permitir a los fabricantes de cables desarrollar y probar esta familia de cables en un conjunto común de estándares. La definición de estas propiedades adicionales permitirá el desarrollo uniforme de productos de terminación que aprovechen estas propiedades definidas. Básicamente, debemos clasificar una nueva categoría de cable y permitir que tanto los fabricantes de cables como los fabricantes de terminaciones puedan usar las ventajas de diseño de un conjunto común de propiedades.
Referencias
[1] Procedimientos de prueba de fibra óptica TIA 455A
[2] Telcordia GR-409-core Edición 2
[3] Telcordia GR-409-core Edición 4
[4] UIT 657.A 2009-11
[5] Verizon TPR 9430
[6] Gye-Tae Moon y Sun-Ae Shin, Desarrollo de reutilizable Super-Innovated (Simple Access-SC) para instalación rápida, Actas de IWCS 2012
[7] Lawrence B. Ingram, Beneficios de las normas para productos de alambres y cables, Actas de IWCS 2012
[8] Figura 1. Diagrama del sistema de detección e inyección local: http://www.thefoa.org/tech/ref/termination/lid.jpg
[9] Figura 2. Empalmador de fusión equipado con LID: http://www.aurora-optics.com/images/altimax_3.jpg
[10] Figura 3. Bandeja de empalme: http://www.fibercommsolutions.com/fiber_optic_splice_trays
[11] Figura 4. Tubo suelto / tampón ajustado: https://encrypted-tbn2.gstatic.com/imagesq=tbn:ANd9GcRLSzWO4Zpiq5JQmMyFWydSKw2C_NtwMKDihFuqCKYCA4XrDDgqqA
[12] Figura 5. Herramienta de pelado tipo cizalla:
http://www.techni-tool.com/680IE0677?gclid=CNH-q_6HoscCFdYSHwodJ6cJLw&ef_id=VPKENAAAAea00QWQ:20150811221944:s
[13] Figura 6. Herramienta de pelado tipo guillotina:
[14] Figura 7: Decapado térmico: http://www.signamax.com/optical-fiber-systems/475
