这是显微镜下光纤熔接机“焊接”光纤的视频,熔接1根简单,同时熔接12根并且看不见焊痕就厉害了!光纤是一种比头发丝还细的玻璃纤维,用的是“光的全反射”的传输原理。焊接光纤用的是等离子焊接,放电加热后玻璃熔化后,完美无瑕地结合在一起。
图中就是单芯熔接机在显微镜下的工作状态,带状熔接机,焊接的是12芯的带状光纤,放电加热的时间要长一些。焊接光纤的原理说白了就是:烧熔2根玻璃丝后接在一起。
为什么用光纤熔接机焊接后的光纤没有任何痕迹呢?几乎就是一根新的光纤,因为玻璃的导热性并不好,高温电弧只能熔融很窄的宽度,当玻璃烧熔以后就变成了液态,于是在张力和拉力的牵引下,这道很窄的玻璃溶液并不会滴落。2段玻璃熔合在一起后,就不会各自收缩了,不会出现凸起的现象。
光纤熔接的原理就是,利用侧向成像对轴法对准2根光纤,对光纤的侧面成像进行图像处理,寻找与光纤位置或是方位角相关的特征值作为自变量,反推出因变量,然后通过精密马达来控制光纤的旋转或者移动,从而达到熔接之前的要求。
然后就是利用目前大家都在用的预加热熔接法来焊接,焊接前一定要做好清洁处理,不能有一点灰尘,然后预放电对光纤端面进行预热整形,最后在主放电环境下,让其中1根光纤轴向移动,完成2根光纤的熔接并形成一个光纤熔接点。利用高压电弧将2光纤断面熔化的同时,用高精度运动机构平缓推进让两根光纤融合成1根。
光纤熔接机刚出来10几万一台,现在便宜多了,目前主流保偏光纤熔接机里,主要利用的是日本藤仓发明的PAS对轴法,还有就是瑞典爱立信公司发明的POL对轴法,2种方法的区别就是观察屏位置的不同,其他大同小异。焊接光纤和金属线焊接类似,都是用电弧来完成,但是光纤焊接不产生缝隙和焊痕,入射损耗非常小,只有0.01-0.15dB之间。
光纤是实心的并不是空心的,光能顺着弯曲的玻璃棒前进,因为光传播到两种介质的界面上时,不是反射就是折射现象,当入射角超过某一临界角时,光线不再折射,而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象,这就是光纤能传送信息的原理。
1966年,前香港中文大学校长高锟发表了《光频率的介质纤维表面波导》,证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性,预言了制造通信用超低耗光纤的可能性,因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。他是光纤技术的先驱者,推动了全球的科研创新。
一对细如蛛丝的光纤可以同时通100亿路电话,目前我国研发的一种单模19芯的特种光纤,能在1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据,实现一根光纤上近300亿人同时通话,谱效率达到了113bit/s/Hz,传输总容量达到1.06Pbit/s。
如果铺设1000公里的同轴电缆需要500吨铜,如果用光纤通信只需几公斤石英就可以了,铜资源越来越少,而自然界中的沙子和石英是取之不尽的。光纤未来将更深入地应用于工业智能装备、生命健康监控、航空、海洋、深空探测以及能源产业,成为城市的“神经网络”。
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