光ファイバーケーブルは接続できますか?フュージョン＆メカニカルガイド

はい、 光ファイバーケーブル これは、電気通信、データ センター、ブロードバンド ネットワークの設置と修理における日常的で信頼性の高い手順です。 スプライシングは 2 つの光ファイバの端を結合して連続した光路を作成します。正しく実行された場合、電気通信工業会 (TIA) の標準 TIA-568.3-D によると、融着接続による信号損失はわずか 0.02 デシベル (dB) です。広く認識されている 2 つの方法 光ファイバーの接続 融着接続とは、電気アークを使用してガラス ファイバを溶接する融着接続であり、機械的接続は屈折率整合ゲルを使用した精密治具内でファイバの端を位置合わせするものです。この記事では、両方のテクニックについて説明し、そのパフォーマンスを比較し、重要な機器、手順、環境要因について説明します。 光ファイバーケーブルは接続可能 与えられた状況で成功する。

融着接続: 永久接続の業界標準

融着接続は、ガラスの端を一緒に溶かすことによって損失が最も低く、最も耐久性のある接合を生成し、長距離および高速のバックボーン ネットワークに推奨される方法です。 このプロセスでは、融着接続機が洗浄され劈開された 2 本のファイバ端を正確に位置合わせし、電極間に制御された電気アークを発生させてファイバを溶接します。典型的な 融着接続 Fiber Optic Association (FOA) のフィールド テスト データで報告されているように、シングルモード ファイバでは 0.01 ～ 0.05 dB、マルチモード ファイバでは最大 0.10 dB の挿入損失が得られます。スプライス後、熱収縮保護スリーブがジョイントの上に配置され、機械的強度と環境シールを提供するために収縮します。適切に作成された融着接続の引張強度は 2.7 ニュートン (約 275 グラム力) を超え、空中設置および埋設設置用の Telcordia GR-765 規格を満たしています。最新の融着接続機は、アライメント、アーク、スリーブの収縮などのサイクル全体を、1 本のファイバーの場合はわずか 10 秒、12 芯のリボンの場合は最大 45 秒で完了できます。融合方法は永続的です。ファイバを切断せずにスプライスを切断することはできません。この永続性は長期的な信頼性にとっては利点ですが、再構成が予想される場合には欠点になります。

メカニカルスプライシング: 迅速で現場に優しい代替手段

機械的スプライシングは、再利用可能または使い捨てのスプライス ユニット内の屈折率一致ゲルまたは接着剤を使用してファイバの端を位置合わせして保持し、速度、携帯性、または一時的な接続が必要な場合に使用されます。 A メカニカルスプライス ガラスを溶かしません。代わりに、劈開されたファイバ端が整列チャネルに挿入されて突き合わされ、ゲルが微小な隙間を埋めて後方反射を最小限に抑えます。シングルモード ファイバの標準的な挿入損失の範囲は 0.1 ～ 0.5 dB であり、融着接続よりも著しく高くなります。 FOA の技術者認定ハンドブックによると、メカニカル スプライスは電力を必要とせず、2 分以内に組み立てられ、接続あたりのコストが大幅に低いため、緊急修復によく導入されます。通常、融着接続機の数千ドルと比較して、使い捨てメカニカル スプライス ユニットの場合は 8 ～ 12 米ドルです。ただし、メカニカル スプライスの長期信頼性は低くなります。国際光工学学会 (SPIE) の 2021 年の調査によると、温度サイクルや振動によりゲルの老化やファイバーのずれが発生し、10 年間の耐用年数にわたって損失が 0.2 dB 増加する可能性があります。

融着とメカニカル スプライシングの比較: パフォーマンスの概要

融着接続と機械的接続のどちらを選択するかは、必要な接続損失、長期安定性、利用可能な予算、および環境条件によって決まります。 以下の表は、業界のテスト標準とメーカーの仕様からの主要な指標をまとめたものです。

表：光ファイバの融着接続とメカニカルスプライスの性能比較。損失と反射率のデータは、TIA-455-34B テスト条件下での 1310 nm および 1550 nm のシングルモード ファイバーを反映​​しています。コストデータは、プロ仕様の機器および消耗品の 2024 年の平均市場価格を反映しています。

ファイバ接続プロセス: 両方の方法のステップバイステップ

どのような方法であっても、ファイバの接続を成功させるには、細心の注意を払って剥離、洗浄、切断し、平らで垂直な端面を作成する必要があります。 次の順序付きリストは、融合技術と機械技術の両方に共通する標準手順の概要を示しています。

1. 保護コーティングを剥がします。 ファイバーストリッピングツールを使用して、外側ジャケット、バッファチューブ、および 250 ミクロンの一次コーティングを除去し、裸のガラスクラッド (125 ミクロン) を露出させます。 2 段階の剥離プロセスにより、引張強度が大幅に低下するガラスの傷を回避します。
2. 裸のファイバーをクリーニングします。 露出したガラスをイソプロピル アルコール (純度 99% 以上) を染み込ませた糸くずの出ないワイプで拭きます。汚染は損失の増加と接続の弱さを引き起こします。 Fiber Optic Association は、残留物が見えなくなるまでクリーニングを実行する必要があると強調しています。
3. ファイバーを切断します。 ファイバを精密包丁に入れて切り込みを入れて、きれいに垂直に破断します。劈開角度は垂直から 1 度未満である必要があります。切断が不十分だと、融着接続で高い挿入損失が発生し、メカニカル スプライスで位置合わせが不良になります。
4. ファイバーを接続します。 融着するには、ファイバをスプライサに配置し、自動プログラムをアクティブにします。機械式の場合は、各ファイバを位置合わせチャネルに挿入して接触させ、スプライス ユニットをクランプまたはロックします。メカニカルスプライスにあらかじめ取り付けられた屈折率一致ゲルにより、光学的連続性が確保されます。
5. スプライスを保護します。 熱収縮スリーブを融着接続の上にスライドさせ、融着接続機のオーブンで加熱します。メカニカル スプライスの場合は、付属のクリップまたは接着剤で入口ポートをシールします。曲げ応力を防ぐために、スプライスをスプライス トレイまたはエンクロージャに取り付けます。
6. スプライスをテストします。 光時間領域反射率計 (OTDR) または光源とパワー メーターを使用して、挿入損失と反射率を検証します。 TIA 標準では、ネットワークの文書化のために各接続損失を記録することが求められています。

接続品質に影響を与える環境および材料要因

ほこり、湿気、極端な温度、ファイバ タイプの不一致は、良好な接続が高損失または弱い接続に変わる可能性がある主な外部変数です。 融着中にファイバの面の間に捕捉された微細な浮遊粒子でも、0.1 dB 以上の損失を追加する散乱中心が生成される可能性があります。 Journal of Optical Communications and Networking に掲載された 2022 年の研究では、クリーン ルーム環境で行われた融着接続は平均 0.02 dB であるのに対し、屋外のオープン テントで行われた融着接続は平均 0.08 dB であることがわかりました。湿度が 80% を超えると、特にメカニカル スプライスの接続点で吸水が発生し、損失が徐々に増加する可能性があります。接続中の温度もアーク校正に影響します。ほとんどの融着接続機は温度と高度を自動的に補正しますが、14°F ～ 122°F の外で動作する場合は手動調整が必要になる場合があります。ファイバ タイプの互換性は重要です。シングルモード ファイバとマルチモード ファイバの接続は機械的に可能ですが、コア直径の不一致により非常に高い損失（3 dB 以上）が発生するため、データ ネットワークでは一般に避けられます。国際電気標準会議 (IEC) 規格 60793-1-40 は、特定のファイバー カテゴリの最大許容接続損失を指定し、許容可能な仕上がりのベンチマークを提供します。

光ファイバーケーブルを接続できる場所: 用途と場所

光ファイバー ケーブルは、屋外のスプライス クロージャ、屋内のパッチ パネル、データ センターの相互接続に接続でき、適切なエンクロージャがスプライスを湿気や機械的歪みから保護していれば、地下の保管庫に直接埋め込むこともできます。 ファイバー・ツー・ザ・ホーム (FTTH) 導入では、配線ケーブルはマルチポート端末で接続され、ドロップ ケーブルは顧客構内の光ネットワーク端末内のコネクタに機械的に接続されます。 Telcordia GR-771 では、すべての屋外スプライスは、埋設環境に対して少なくとも IP68 の侵入保護等級を備えた密閉密閉容器に収容する必要があると規定しています。空中スプライスは電気通信ネットワークでは一般的であり、単一の 288 心ケーブルがストランドに取り付けられたジョイント クロージャで融着接続される場合があります。このようなファイバ数の多いシナリオでは、リボン スプライシング技術により一度に 12 本のファイバを接続できるため、単一ファイバのスプライシングと比較して労働時間を最大 80% 削減できます。データセンターとエンタープライズネットワークも依存しています ファイバースプライシング 損傷したパッチコードを修理したりバックボーンケーブルを延長したりするために使用されますが、多くは現場での接続を最小限に抑えるために工場で終端されたコネクタを選択します。 Fibre Broadband Association の 2023 年展開レポートによると、米国内のすべての新しいファイバー接続の約 67% に少なくとも 1 つのフィールド スプライスが含まれており、このスキルが不可欠であることが強調されています。

光ファイバーケーブルの接続に関するよくある質問

どのような種類の光ファイバー ケーブルでも接続できますか?

はい、シングルモードとマルチモードの両方 光ファイバーケーブル 継ぎ合わせることができます。ただし、コア直径の不一致により損失が大きくなるため、単一のスプライスでファイバの種類を混合することはお勧めできません。ほとんど ファイバースプライシング 機器と技術は標準の 125 ミクロンのクラッド ファイバ向けに最適化されています。偏波保持ファイバーやフォトニッククリスタルファイバーなどの特殊ファイバーには、特殊なスプライサーと専門知識が必要です。

光ファイバー接続の寿命はどれくらいですか?

よくできた 融着接続 クロージャ内で適切に保護されていれば、ケーブル プラントの設計耐用年数に合わせて 25 年以上使用できます。機械的スプライスの予想寿命は主にゲルの老化と潜在的なファイバーの動きにより 10 ～ 15 年と短くなりますが、多くはその範囲を超えて性能を発揮します。 Telcordia GR-765 は、制御された温度サイクル下で 40 年の設計寿命を持つ屋外使用向けのスプライスに認定されています。

切れた光ファイバーケーブルをつなぎ合わせて元に戻すことはできますか?

はい、切断されました 光ファイバーケーブル ファイバーの新しい部分を接続するか、たるみが許せば破損した端を直接接続することによって修復できます。損傷した部分が切り取られ、両端が準備され、融着または機械的方法を使用して接続されます。修理したケーブルを OTDR でテストして、接続損失が制限内にあり、他の破損やマクロベンドが存在しないことを確認する必要があります。米国連邦通信委員会 (FCC) は、修復されたネットワーク セグメントが元の設置と同じパフォーマンス仕様を満たすことを要求しています。

光ファイバーケーブルの終端には、スプライスまたはコネクタを使用する方が良いでしょうか?

スプライシング 挿入損失と反射率が可能な限り低く抑えられ、永久的なバックボーン リンクに最適です。コネクタは再構成可能であり、研磨済みの機械コネクタを使用すると現場での取り付けが容易になります。通常、融着接続では 0.02 dB が追加され、コネクタ ペアでは 0.3 ～ 0.5 dB が追加されます。頻繁に嵌合および抜去が行われる接続の場合、コネクタは不可欠です。永久的な結合の場合は、スプライシングの方が優れています。

光ファイバーケーブルは雨や埃の多い状況でも接続できますか?

悪条件下でも融着接続は可能ですが、清潔な作業テントまたは移動式接続ラボが必要です。雨、粉塵の吹き飛ばし、または高湿度にさらされると、汚染や接合部の強度低下のリスクが高まります。 FOA は、接続環境の相対湿度が 70% 未満であり、浮遊粒子が存在しないことを推奨しています。メカニカルスプライスは現場の条件に対して若干耐性がありますが、最適なパフォーマンスを得るには依然としてクリーンな環境が必要です。

結論: スプライシングは信頼性の高いファイバー ネットワークの根幹です

に対する答えは、 光ファイバーケーブルは接続できますか 数十年にわたる電気通信の実践と厳格な業界標準に裏付けられた、決定的なイエスです。 光ファイバーの接続 永続的な低損失接続のための融着であろうと、現場での迅速な修理のための機械的なものであろうと、これは、世界的な光インフラストラクチャを構築および維持するための実証済みの不可欠な技術です。方法の選択は、必要なパフォーマンス、プロジェクトの予算、および環境条件によって異なりますが、どちらの場合も、慎重なファイバーの準備とテスト プロトコルの順守が、すべての接続の成功を左右します。ファイバー ネットワークが 5G、地方のブロードバンド、ハイパースケール データ センターをサポートするために拡大する中、ファイバーを確実に接続する能力は、現代の通信労働者にとって依然として基本的なスキルです。