Ing. VALENTIN ION GAFTONEANU TEZĂ DE DOCTORAT

___________________________________ Ing. VALENTIN ION GAFTONEANU

TEZĂ DE DOCTORAT

CERCETĂRI PRIVIND PERFORMANŢELE ŞI CALITĂŢILE ÎMBINĂRILOR 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”

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 Știința și Ingineria Materialelor

Universitatea ,,Transilvania” din Braşov

Conducător ştiinţific: Prof. univ. dr. ing. Iacob Nicolae TRIF


Referenţi Ştiinţifici: Prof. univ. dr. ing. Emil CONSTANTIN

Universitatea ,,Ovidius” din Constanța

Prof. univ. dr. ing. Ion MARGHESCU

Universitatea ,,Politehnică” din București

Prof. univ. dr. ing. Radu IOVĂNAȘ


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 14 iunie 2010, ora 11, Corp I,

Universitatea ,,Transilvania” din Braşov, sala I16, Colina Universității.

Eventualele aprecieri sau observaţii, asupra conţinutului lucrării, vă rugăm să le transmiteţi

în timp util pe adresa Universităţii Transilvania” din Braşov, Secretariat Doctorate.

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 fabricaţie 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 în

comunicaţii 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.



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 UNDĂ DIELECTRICE ...................................................................................................................................

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) şi

cablu 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 ................................................................................................



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. 105 CERCETĂRI 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. 113 FS-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. 122 FS-FO-4 .............................................................................................................................

5.3. CERCETĂRI PRIVIND PERFORMANŢELE ÎMBINĂRILOR PRIN SUDARE A FIBRELOR

OPTICE DE TELECOMUNICAŢII

...............................................................................................................

Pag. 123

5.3.1. Pag. 123 Cercetări 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 fibre 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 fibră singlemod 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 fibră singlemod 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 fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de -5 ºC .................................................................



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. 206 Defecte datorate parametrilor fizico- geometrici ai fibrei .............................................................. 6.1.2. Pag. 208 Atenuări 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 ŞI MODALITĂŢI 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 .........................................................................................



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 de

64 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.



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, care

se 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 în 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.



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.



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 în

schema 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



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 de

separare 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 nc; 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 unghiul θ 1 va fi propagată în miez cu unghiul θ 2 faţă de axul central

(A,B). Razele incidente sub un unghi mai mare decât θ 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 AN, 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

θ1 θ2



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 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;

- 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



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 vedere

atenuarea 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,



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 ; 1,5 μm). 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 foarte

reduse; 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.



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 si

moduri 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, TEOM şi TMOM

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 m60 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



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 cu

indici de refracţie, n (r), diferiţi, razele vor urma de regulă o traiectorie curbilinie.

Modulul kn 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:

k0 = n0

k

k (3.6.a)

a = na k = k0 . (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, k0

mărimi auxiliare, δ:

, prin intermediul unei

β = k0 (3.7)

δ = (1- / ) (3.8)

Marimea δ poartă numele de constantă normală de propagare

b) Componenta azimutală, k0, 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 k0 = 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



cerc tangent la raza de lumină [100]:

2πr = lλ0 şi deci k0 = = (3.9)

c) Componenta radială a vectorului de undă, u(r) este tot funcţie de rază; ea este mult mai

dificil de calculat decât k0. Prin însumarea vectorială (Figura 3.4) a mărimilor cunoscute k0

u

,β, se

obţine relaţia [100]: 2(r) = (r) – β2 - . (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 şi

lungimea 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,



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 dispersie

minimă 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



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.



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 a

unor 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].



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 figura

4.2[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 sticla pentru 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



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/D înveliş

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


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


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



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



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



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 radiaţiei

incidente 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;

fracţiunea 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; reflexiile 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



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 a

atenuării 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 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.



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 permite

cuplarea 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 numerice, 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



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



5.2. 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 ÎN 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



5.2.1. 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



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 termocontractabil

Figura 5.14 – Decojirea fibrei optice Figura 5.16 – Tăierea fibrei optice pentru sudare



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



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 figura 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



aparatului de sudare figura 5.27, unde se află o rezistenta electrica ce încalzeste 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



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 electrică

înlătură 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 foarte

fragilă.

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

Electrod Punct de contact

Distanta dintre fibre

FO 1 FO 2

Figura 5.30 – Geometria optică de fuziune



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. Am

notat 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 între 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



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



5.2.4. 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



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 125 μm 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.



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 zonă

lumina 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



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



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



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



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 9μm şi

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)



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



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 al

transmisiei şi se pretează la lungimi mari de traseu.

Figura 5.66 – Fazele primei probe a sudării unei fibre DSF cu o fibră 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



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 mari

atenuări 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



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



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



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 două

fibre 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 μm în 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 μm

la 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



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.



5.3.2.3.





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 la sudarea unei fibre SM cu o fibră SM




5.3.2.4. Cercetări privind pierderea de nivel pe îmbinarea sudată la sudarea unei




Fazele primei probe a sudării la temperatura de 0ºC se pot vedea în figura 5.90.

5.3.2.5.


singlemod cu o fibră singlemod la temperatura mediului ambiant de -5 ºC


Figura 5.96 – Fazele primei probe a sudării la temperatura de -5ºC la sudarea unei fibre SM cu o fibră SM




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 temperaturi

diferite, 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


b) 20ºC 1 0 Foarte bună

20ºC 2 0.02 Bună

20ºC 3 0.02 Bună



c) 10ºC 1 0.01 Foarte bună

10ºC 2 0.02 Bună

10ºC 3 0 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 4 0.02 Bună


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.



5.3.3.

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 în

zona 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 245μm şi 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 de

sudură 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

1

2

3

1

2

3 Figura 5.105 – Studiul macroscopic al unei suduri cap la cap a două fibre singlemod

Figura 5.107 – Secţiune printr-un manşon de sudură

4



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 a

crescut 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



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


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


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



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 modificari Φ 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



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.



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.



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 de

execuţie.

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 fibrei, 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



(6.12)

6.1.3. Atenuări extrinseci în îmbinare, prin nealiniere Atenuările extrinseci de îmbinare se datorează unei realizări defectuoase ale sistemelor de cuplare.

Figura 6.3 exemplifică nealinierile ce pot apărea ca urmare a unei cuplări defectuoase din punct de vedere

mecanic.

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



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 de

gelul 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



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 sau

uzarea 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

Figura 6.13 Defectul “Capăt murdar” pe ecranul aparatului de sudură



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

Figura 6.16 Defectul “Dezaxare” pe ecranul aparatului de sudură

Figura 6.17 – Miez diferit



În figura 6.17. se prezintă schematic tipul de defect “Miez diferit “, iar în figura 6.18. se


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


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 prin

fibră. 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



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, deoarece

o 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 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 componentelor

optice, siguranţa corpului uman, etc.



7.1. CONCLUZII GENERALE

Cap. 7. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUŢII PERSONALE, DEZVOLTĂRI VIITOARE ŞI MODALITĂŢI DE VALORIFICARE A REZULTATELOR

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, comportarea

liniei 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;



• 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 de

conductor 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 ca

atare dispersia scade, putându-se obţine chiar performanţe de ordinul 1ns/km



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 şi

dispersia 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, ridicat

de 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 cu

lungimea de undă.

• 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.

14. Cablurile cu fibră optică ce se produc satisfac toate cerinţele de pe piaţa

telecomunicaţiilor, 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.



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 0,3 μm, 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 mare

transmisă 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



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 componentelor

optice, 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 cu

defecte. 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 şi

multimodală 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



optică.

11. Am făcut şase experimente pe câte cinci probe diferite privind sudarea diferitelor tipuri

de fibră optică precum şi cinci experimente 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 procesului

tehnologic 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 cadrul

International 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; numarul

de 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

http://www.scritube.com/w/index.php%3ftitle=Optical_Network_Unit&action=edit&redlink=1�

http://www.scritube.com/wiki/Optical_Line_Termination�



preveni interceptarea semnalelor (eavesdropping) se folosesc tehnici de criptare. Semnalul de

downstream este trimis pe lungimea de undă λ=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 baza

căreia 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]

http://www.scritube.com/wiki/Time_division_multiple_access�

http://www.scritube.com/wiki/Time_division_multiple_access�



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. şi colectiv

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 Interface Synchronisation 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., Wu Q., 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 amplifier 1300 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

http://www.fujikura.com/�



39 GAFTONEANU,V.I., Trif T.N., Trif I.N.,

Modern welding equipments and technologies for fiber used in comunication services, International Conference - 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

40 GAFTONEANU,V[alentin]; Trif, T[udor]; Rosca, R[obert]; Tanco, C[ornel]; Trif, N[icolae]

WELDING JOINT EXPERIMENTS FOR TELECOMMUNICATION FIBER OPTICS - 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 II de 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, Marcatilli E.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, Iancu Ceapă

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", "Digital Audio Broadcasting - Radio Signal Processing"

85 Marius Cinteză, Ion Marghescu, Ionel Dragu

2002 September, International symposium “ETc2002”, "Using cryptographically 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., Sawatzky J.

Rommunikationssysteme in der Automatisierungstechinick, msr, Heft 6, 1988 (I), Heft 7, 1988 (II)



97 Nicoleascu S.V., Hartescu F., Dumitrascu I., Marghescu I şi colectiv

Accesul wireless de banda larga vol I , II- Prezentare şi analiza - Ed. Printech ISBN 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., Coculescu L., 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., Hooper R.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 AGIR nr. 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



GAFTONEANU VALENTIN ION CURRICULUM VITAE

INFORMAŢII PERSONALE Nume GAFTONEANU VALENTIN ION Adresă Nr. 21, str. SĂCELELOR, cod poştal 500214, BRAŞOV, ROMÂNIA Telefon 0770.068524, 0368.402020, Fax 0368.400441 E-mail [email protected] Naţionalitate ROMÂN Data 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 cadrul companiei 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 cadrul firmei.

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 cele 11 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 de COORDONATOR TEHNIC, având ca principală sarcină coordonarea compartimentului de intervenţii şi branşări interioare.

1992 – 1994 S.C. TVS HOLDING S.R.L, str. N.D. COCEA nr. 2A, BRAŞOV, în funcţia de OPERATOR 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 MATERIALELOR Aprilie 2004 AUTORIZAŢIE DEFINITIVĂ GRADUL III – Electrician autorizat – carnet nr. 11913 /

27.05.2004 21 – 24 octombrie 2002 Curs „ FORMARE AUDITORI INTERNI PENTRU SISTEME DE MANAGEMENTUL

CALITĂŢII” organizat de Societatea Română pentru Asigurarea Calităţii în colaborare cu 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 ŞI INGINERIA MATERIALELOR”, specialitatea „UTILAJUL ŞI TEHNOLOGIA SUDĂRII”, – DIPLOMA DE LICENŢĂ Seria P, Nr. 0001017, media generală 9,70.

1982 – 1986 LICEUL INDUSTRIAL NR. 7 din BRAŞOV, – DIPLOMA DE BACALAUREAT Seria D Nr. 84681

ian. 1985 – ian. 1986 „PROGRAM DE INIŢIERE ÎN ELECTRONICĂ ŞI DEPANARE RADIO-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 electrice Instalaţii electrice: În locaţiile unde avem echipamente tehnice, respectiv transmiţătoare şi receptoare CATv. Am proiectat, asistat si exploatez peste 3000 de puncte de consum reprezentând

amplificatoare 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 din LEA 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), MAPINFO REŢELE 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 calculatoare pentru 22 terminale pentru S.C. TVS

HOLDING S.R.L.



PROGRAMARE: În limbaj FOX-PRO, VISUAL BASIC, CLIPPER PROIECTARE: 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 şi introducând citirea unghiurilor orizontale şi verticale să poată fi calculată coordonata punctului 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 oamenii,

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 probleme organizatorice, 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 nu numai a parţilor componente ale unui calculator ci mult mai mult, plecând de la server de date la reţele de calculatoare. De asemenea mi-am însuşit temeinic legislaţia cu privire la comunicaţiile prin cablu realizând proiecte tehnice CATv pentru localităţi precum Braşov, 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.



GAFTONEANU VALENTIN ION CURRICULUM VITAE

PERSONAL INFORMATION Name GAFTONEANU VALENTIN ION Address Nr. 21, SĂCELELOR street, postal code 500214, BRAŞOV, ROMÂNIA Telephone 0770.068524, 0368.402020, Fax 0368.400441 E-mail [email protected] Nationality ROMANIAN Date of birth 10th

PROFFESIONAL EXPERIENCE of March,1968

2007 – present S.C. RCS S.A, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of BRANCH DIRECTOR BRASOV, the main task being the coordination of all the activities within the BRASOV branch

2006 – 2007 S.C. TELECOD S.R.L , collaborator, having as main task the designing of j.t. and low voltage current networks as well as the coordination and checking of the electrical activities within the firm

1996 – 2007 S.C. RCS S.A, N.D. COCEA street no. 2A, BRAŞOV, in the position of TEHNICAL DIRECTOR, having as main task the coordination of all the activities within the company, 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 interventions and 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 pluggings which 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 MATERIALS April 2004 THIRD DEGREE PERMANENT AUTHORIZATION –Authorized Electrician –no.

11913 / 27.05.2004 21st – 24th

08 – 14

of October 2002 “INTERNAL AUDITORS FORMING FOR QUALITY MANAGMENT SISTEMS” course organized by the Romanian Society for Quality Assurance in collaboration with the Trade and Industry Bureau Brasov – EIC RO 825” – CERTIFICATE no. 1677 / 24.10.2002

th

of December 2001 “PROFFESIONAL PERFECTION IN THE WORK PROTECTION DOMAIN” course organized by the Territorial Work Inspectorate Braşov, - DIPLOMA no. 0004388 / 17.12.2001

1989 – 1996 „TRANSILVANIA” UNIVERSITY BRAŞOV, “MATTER SCIENCE AND INGENEERING“ Faculty– BACHELOR’S DEGREE SERIAL P, No. 0001017, grade: 9,70.

1982 – 1986 INDUSTRIAL HIGHSCGOOL NO. 7 BRAŞOV, –BACCALAURATE DIPLOMA

Serial D No. 84681

Jan. 1985 – Jan. 1986 “INITIATION IN ELECTRONICS AND RADIO-TV TROUBLESHOOTING PROGRAM” organized by the TECHNICAL AND SCIENTIFICAL HOUSE FOR THE YOUTH BRAŞOV, –Certificate Serial 86/A No. 05 / 29 January 1986

PERSONAL ABILITIES AND COMPETENCES THE PROJECTING AND EXECUTION OF ELECTRICAL INSTALLATIONS: I designed, assisted and exploited the electrical networks from the cities where I had

technical equipment respectively CATv transmitters and receptors. I designed, assisted and exploited over 3000 consumption points representing scale

amplifiers mounted from FDCP, as well as over 30 220V/60V/15A sources for the telealimentation of CATv networks mounted on the S.C. Electrica poles with LEA j.t substance.

I designed, assisted and exploited telecommunication networks which use low voltage currents I designed, assisted and exploited alimentation networks of 3G communication antennas, mounted in over 10 cities.

ADMINISTRATION OF DATA NETWORKS:



I put into operation and I’m administering a data server with the Windows Server 2003 software.

COMPUTER LITERACY: MICROSOFT OFFICE, ADOBE ACROBAT, COREL, ASSISTED DESIGN: ACAD (12,13,14,2000,2004 versions), MAPINFO COMPUTER 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 and introducing the reading of the horizontal and vertical angles can calculate the coordination of the targeted point in STEREO 70 coordinates.

MATERNAL LANGUAGE ROMANIAN FOREIGN LANGUAGES ENGLISH writing, speaking, reading – good

GERMAN – writing, speaking, reading – satisfying SOCIAL 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. In this direction i have formed a managerial team with whose aid we come to support the citizens but we also promote our products.

ORGANIZING ABILITIES AND COMPETENCES As a BRANCH DIRECTOR I’m leading the activity of all the productive and

maintenance sectors of S.C. RCS-RDS S.A. In this context I had to deal with several organizational issues, developing a set of measures which gave the expected results.

TECHNICAL ABILITIES AND COMPETENCES Being 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 became acquainted 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 the computer networks. I also became thoroughly familiar with the legislation regarding cable communications, achieving CATv technical projects for cities such as Braşov, Sibiu, Arad, Făgăraş, Kiev (Ukraine), Rujomberok (Slovakia), etc

DRIVERS LICENCE Category „B” since 1992 OTHER 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.

Date post:	28-Oct-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	3 times
Download:	0 times

Ing. VALENTIN ION GAFTONEANU TEZĂ DE DOCTORAT

Documents