|
W aplikacjach militarnych i przemysłowych kluczowym zagadnieniem dla rozłącznych połączeń światłowodów (złącz światłowodowych) jest zachowanie czystości stykających się powierzchni włókien optycznych. Należy pamiętać, że średnica rdzenia włókna przewodzącego sygnały optyczne w światłowodzie wielomodowym (MM) to najczęściej 50µm lub 62.5µm, zaś w światłowodach jednomodowych (SM) to 9µm. Aby uzmysłowić sobie jak małe są to średnice wystarczy przypomnieć, że przeciętny ludzki włos ma średnicę ok. 70-80µm. Pojawienie się na powierzchni przekroju rdzenia jakiegokolwiek pyłu może całkowicie zatrzymać lub znacznie osłabić transmisję sygnału optycznego, a ponad to doprowadzić do trwałego uszkodzenia wypolerowanej powierzchni styku włókien optycznych, co spowoduje całkowitą degradację jakości połączenia. Standardowe złącza światłowodowe używane w telekomunikacji czy stacjonarnych systemach informatycznych nie nadają się do stosowania w aplikacjach militarnych czy przemysłowych z następujących powodów:
- mała odporność na zabrudzenia,
- brak zabezpieczenia przed wnikaniem wilgoci (wody) lub zanieczyszczeń, zarówno w stanie połączonym jak i przede wszystkim rozłączonym,
- niemożliwość osadzenia ich na odpowiednio wytrzymałych kablach światłowodowych,
- mała wytrzymałość mechaniczna złącza - najpopularniejsze obecnie złącza telekomunikacyjne (SC, LC, MTRJ, itp.) mają korpusy z tworzywa sztucznego,
- trudności w czyszczeniu złącz (szczególnie tych znajdujących się po drugiej stronie adaptera w panelu krosującym),
- brak rozwiązań wielokanałowych (wyjątkiem są tu złącza z ferrulą MT, ale z innych powodów nie nadają się one do tego typu aplikacji),
- całkowita niedostępność hermafrodytycznego („bezpłcio- wego”) interfejsu mechanicznego, który ułatwia przedłużanie istniejących linii transmisyjnych.
|
|
- mała odporność na wibracje i udary mechaniczne,
- niewielka odporność na działanie agresywnych czynników środowiskowych (skrajne temperatury, słona mgła, kwaśne środowisko)
- mała odporność na niefachową obsługę,
- duża łatwość uszkodzenia złącz w przypadku zabrudzenia nawet jednej części złącza,
- brak możliwości zapewnienia szczelności ekranowania obudowy urządzeń elektronicznych z wejściem/ wyjściem światłowodowym,
- brak możliwości kluczowania złącza (mechanicznego zabezpieczenia przed omyłkowym połączeniem na polu krosowym niewłaściwych sygnałów ze sobą),
|
W przypadku światłowodowych złącz militarnych większość problemów opisanych powyżej została skutecznie usunięta. Poniżej opisano i pokazano na ilustracjach rozwiązania służące zwiększeniu odporności światłowodowych złącz militarnych na niefachową obsługę i trudne warunki pracy.
 |
| Fot. 1. Złącza MFM duplex: różne wersje mocowania złącza burtowego do panelu, pośrodku złącze kablowe, na pierwszym planie po lewej kaptur złącza panelowego, po prawej kaptur złącza kablowego. |
| |
 |
| Fot. 2. Złącza MFM duplex zabezpieczone kapturami: na pierwszym planie złącze panelowe z kapturem mocowanym łańcuszkiem metalowym, na drugim planie złącze kablowe z kapturem mocowanym linką nylonową. |
| |
 |
| Fot. 3. Połączone złącza MFM duplex- kaptur złącza kablowego i burtowego zabezpieczają się wzajemnie w czasie kiedy nie zabezpieczają złącz. |
| |
 |
| Fot. 4. Złącza kablowe MFM duplex: u góry złącze przygotowane do czyszczenia (zdjęty shell odsłania doskonale dostępne do czyszczenia ferrule ceramiczne), u dołu złącze po czyszczeniu gotowe do eksploatacji. |
| |
 |
| Fot. 5. To samo złącze (tu pokazano złącze światłowodowe TVOP) w wykonaniach z różnego materiału – u góry z materiału „Marine Bronze” odpornego na wodę morską i słoną mgłę, u dołu wykonanie standardowe - kadmowane aluminium (rysy i obtarcia zielonego barwnika świadczą o używaniu złącza, ale nie są wadą – pokrycie galwaniczne zachowuje w dalszym ciągu swoje właściwości) |
| |
 |
| Fot. 8. Niedomknięte złącze MFM duplex – widoczny ostrzegawczy czerwony pasek. |
| |
| |
|
|
- dużą odporność na zabrudzenia uzyskano przez zastosowanie korpusu złącza (ang. shell) rodem z militarnej grupy złącz elektrycznych MIL38999 seria III. W czasie kiedy obie połówki złącza są ze sobą połączone, złącze jest szczelne (praca do 1m pod powierzchnią wody) i zabezpieczone przed wnikaniem brudu i pyłu. W czasie kiedy złącza są rozłączone, zabezpiecza się je specjalnymi kapturami (czapkami) ochronnymi gwarantującymi im taką samą wodo- i pyłoszczelność jak dla połączonych obu połówek złącza. Należy dodać, że w przypadku połączenia złącz możliwe jest także łączenie ze sobą kaptura złącza panelowego i kablowego, co zabezpiecza przed osadzaniem się zanieczyszczeń w kapturach – ich wnętrze pozostanie zawsze czyste i będzie dobrze chronić powierzchnie stykowe.
- łatwość czyszczenia prymitywnymi środkami – ze względu na wyeksponowanie ferrul w części panelowej (burtowej) złącza, jego czyszczenie może się odbyć za pomocą nawet zwykłej chusteczki higienicznej nawiniętej na palec. Specjalna konstrukcja złącza kablowego pozwala gołymi rękami w ciągu kilkunastu sekund zdemontować korpus złącza i wyeksponować ferrule tak, aby można je było wyczyścić w tak samo prosty sposób jak złącze panelowe. Następnie gołymi rękami w ciągu kilku sekund przywracamy czystemu złączu pierwotną funkcjonalność przez nakręcenie korpusu.
- dużą odporność na wibracje i udary mechaniczne zapewnia zapadkowy mechanizm gwintowanego interfejsu mechanicznego stosowany w rodzinie MIL 38999 seria III. Solidna konstrukcja korpusu i obudowy (ang. backshell) standardowo wykonana jest z aluminium pokrytego warstwą galwanicznie naniesionego kadmu lub cynku i kobaltu o barwie oliwkowozielonej (opcjonalnie anodyzowana lub niklowana). Dla rozwiązań wymagających większej odporności na środowiska agresywne chemicznie możliwe jest wykonanie jej z mosiądzu, brązu lub stali nierdzewnej.
- solidny korpus i obudowa powalają na solidne osadzenie kabla, który wytrzymuje naprężenia rzędu 2000N (czyli ok. 10-15 razy więcej niż typowe złącza telekomunikacyjne). Specjalny kabel do aplikacji militarnych odznacza się dużo większą elastycznością i mniejszymi promieniami gięcia niż kable „cywilne”. Również żywotność kabla wyrażona ilością cykli zwinięcia/rozwinięcia jest kilkadziesiąt razy większa niż dla typowych kabli światłowodowych.
- złącze jest kluczowane dzięki czemu możliwe jest zabezpieczenie przed pomyłkowym dołączeniem kabli do niewłaściwych złącz panelowych, nawet jeśli na jednym panelu obok siebie jest kilka złącz tego samego typu (ale z innymi kluczami).
- odporność na niewykwalifikowaną obsługę osiągnięto stosując konstrukcję zabezpieczającą przed wyłamaniem kontaktów (tu: ferrul optycznych) w przypadku niewłaściwego pozycjonowania osiowego obu stron złącza (ang. scoop-proof). Również połączenie kapturów ochronnych ze złączami za pomocą linek lub łańcuszków upraszcza obsługę. Czerwony pasek na złączu panelowym jest zasłaniany przez korpus złącza kablowego, jeśli złącze jest całkowicie dokręcone.
Dobrym przykładem militarnego złącza światłowodowego spełniającego powyższe cechy jest złącze MFM (jednokanałowe - simplex i dwukanałowe - duplex). Poniżej opisano inne, korzystne w aplikacjach militarnych cechy, jakie mają te złącza.
- korpusy złącz panelowych i kablowych są wykonane z metalu i pokryte warstwą przewodzącą. Podobnie przewodzące są kaptury ochronne. Dlatego zamontowane złącza MFM na metalowej obudowie urządzenia elektronicznego zapewniają zachowanie ciągłości ekranowania elektromagnetycznego a tym samym zwiększają odporność urządzenia na zakłócenia elektromagnetyczne pojawiające się w jego otoczeniu. Dodatkowo złącza panelowe (zarówno kwadratowe jak i okrągłe) przystosowane są do uszczelnienia środowiskowego, co zapewnia wysoki stopień ochrony IP dla obudowy urządzenia elektronicznego. Stopień ekranowania zwiększa też konstrukcja obudowy złącza, którego metalowe elementy tworzą meandry, zawsze zasłaniające otwory z umieszczonymi elementami nieprzewodzącymi, zwiększając odporność przed promieniowaniem zewnętrznym i tłumiąc własne szumy urządzenia, które przy konwencjonalnych złączach światłowodowych bez trudu wydostawałyby się na zewnątrz.
- złącze MFM duplex posiada też odmianę hermafrodytyczną HMFM. Zastosowanie tej wersji złącza powoduje, że nie ma znaczenia, którym końcem podłączamy kabel do złącza panelowego, a w przypadku szeregowego łączenia 2 kabli (w celu np. przedłużenia linii transmisyjnej) nie jest istotne, które końce kabli łączymy ze sobą ani nie jest wymagane używanie żadnych dodatkowych adapterów w celu połączenia ze sobą dwóch kabli – po prostu bierzemy w dłonie dwa złącza i łączymy je ze sobą.
| |
|
|
 |
|
 |
| Fot. 6. To samo złącze panelowe w wykonaniach z różnym kluczem – na zdjęciu złącze MFM simplex z shell’em wykonanym z nierdzewnego stopu miedzioniklowego. Ciemny punkt w centralnej części ferruli to włókno światłowodowe o średnicy 125 mikrometrów. |
|
Fot. 7. To samo złącze panelowe w wykonaniach z różnym kluczem – na zdjęciu złącze MFM simplex. Biały element w centralnej części złącza to ceramiczna tuleja pozycjonująca osiowo ferrule. |
| |
|
|
 |
|
 |
| Fot. 9. Domknięte złącze MFM duplex – czerwony pasek nie jest widoczny. |
|
Fot. 10. Hermafrodytyczna odmiana złącza MFM duplex – złącze HMFM – w złączu kablowym (po lewej) zastosowano ferrulę ceramiczną, w złączu panelowym (po prawej) widoczna ferrula metalowa do włókna POF |
|
|
