Fiberkontakter – den svagaste länken i ett fibernät
Oftast är det de till synes enklaste sakerna som är det största problemet, se bara på fiberkontakten. Så här över 20 år efter fiberns verkliga genombrott är det få som minns vilka insatser som krävdes för att det överhuvudtaget skulle gå att koppla ihop två fibrer utan att svetsa! Fortfarande i dag är det ett faktum att en bra fiberkontakt kan dämpa lika mycket som en hel kilometer fiber.
Redan från begynnelsen insåg man att en fiberkontakt måste ha en ferrul – en cylinder som omger fibern för att skydda den ömtåliga glasytan och styra in den i ett mellanstycke – samt ett kontakthus som låser kontakten. Fiberkontakter är alltid hanar, medan mellanstycken (skarvstycken) fungerar som ”dubbelhonor”.
Mellanstyckets uppgift är bara att styra in dessa två fiberkontakter så pass exakt att de möts i mitten med minsta möjliga avvikelse från centrum. Hålet i mellanstycket ska vara så exakt att de två ferrulerna som sticks in från varsitt håll styrs (via ytterdiametern) så att fiberkärnorna möts. Mellanstycket har per definition ingen egen dämpning.
De flesta fiberkontakter i dag använder sig av exakt samma typ av ferrul (2,5 mm i diameter), till exempel SC, FC och E2000. Den modernare LC-kontakten använder en mindre ferrul på 1,25 mm, vilket gör att den tar hälften så mycket plats.
Vad kan då gå fel?
Om vi antar att mellanstycket är perfekt, finns det ändå tre faktorer hos kontakterna som avgör hur mycket ljus som slipper igenom (dämpning) och hur mycket som studsar tillbaka (reflektion/returdämpning):
A: Lateral avvikelse (Centreringsfel): Att fiberkärnorna inte möts exakt i centrum.
B: Angulär avvikelse (Vinkelfel): Att kontakterna möts i en vinkel i stället för rakt framifrån.
C: Axiell avvikelse (Gap): Att det uppstår ett luftgap mellan fiberändarna.
A: Lateral avvikelse (Offset)
Detta är den absolut vanligaste orsaken till dämpning i en kontakt. Om hålet i ferrulen inte är borrat exakt i mitten, eller om fiberkärnan inte är helt centrerad i glaset, kommer kärnorna att hamna förskjutna i förhållande till varandra.
Eftersom en singelmodfiber har en kärna på bara 9 µm (mikrometer) behövs det inte mycket förskjutning för att dämpningen ska bli märkbar. En lateral avvikelse på bara 1 µm dämpar cirka 0,2 dB!
B: Angulär avvikelse (Vinkelfel)
Om ferrulens ändyta inte är slipad i exakt 90 graders vinkel mot fiberns längsriktning, kommer ljuset att lämna den ena fibern i en vinkel som gör att det missar kärnan i den mottagande fibern.
C: Axiell avvikelse (Luftgap)
Om kontakterna inte pressas ihop ordentligt uppstår ett luftgap mellan glasytorna. Detta skapar en så kallad Fresnel-reflektion (ändreflex). Så fort ljus går från glas till luft studsar cirka 4 % av ljuset tillbaka. Det ger en dämpning på cirka 0,35 dB per glasyta, vilket innebär att ett luftgap orsakar en total dämpning på minst 0,7 dB – plus en mycket hög och skadlig reflektion tillbaka mot sändaren!
För att förhindra luftgap är kontakterna byggda så att ferrulerna fjädrar inuti kontakthuset. När du trycker fast kontakten i mellanstycket pressas ytorna ihop med en bestämd fjäderkraft (ofta runt 10 Newton).
Slipningen bestämmer prestandan
För att garantera att det alltid blir en perfekt fysisk kontakt i mitten där fiberkärnan sitter, slipas ytan inte helt platt utan med en svag sfärisk radie (den blir lite konvex/bullig). Denna teknik kallas PC (Physical Contact). När två sådana ytor pressas mot varandra deformeras glaset tillräckligt i mitten för att eliminera allt luftgap.
Genom åren har slipmaskinerna blivit bättre, vilket har gjort att man har kunnat tillverka allt finare ytor. Detta har gett upphov till olika beteckningar som framför allt beskriver hur bra returdämpning (ORL / reflexvärde) kontakten har:
PC (Physical Contact): Den tidiga standardslipningen. Reflexvärde runt -30 dB till -40 dB.
UPC (Ultra Physical Contact): En förbättrad, blå kontakt med extremt fin ytfinish. Reflexvärde bättre än -50 dB.
APC (Angled Physical Contact): En grön kontakt där ändytan är slipad i 8 graders vinkel. Reflexvärde bättre än -60 dB.
Varför använder man APC (grön)?
Visserligen ger en UPC-kontakt (blå) mycket låg dämpning, men i högkapacitetssystem (som CATV/kabel-TV och snabba DWDM-system) är sändarleserna extremt känsliga för reflekterat ljus som studsar tillbaka.
Genom att slipa kontakten i 8 graders vinkel (APC) tvingar man det reflekterade ljuset att studsa ut i fiberhöljet (claddingen) i stället för att vandra tillbaka i fiberkärnan. Det reflekterade ljuset försvinner helt enkelt och kan aldrig nå sändaren.
Varning: Försök aldrig koppla ihop en blå kontakt (UPC) med en grön kontakt (APC)! Eftersom ytorna har helt olika slipning kommer de inte att mötas. Du får ett stort luftgap med extremt hög dämpning som följd, och i värsta fall kan de hårda glasytorna pressas sönder och förstöras permanent.
Hur kontrollerar man en kontakt?
Det finns två sätt att mäta och kontrollera kvaliteten på en kontaktförbindelse i fält: med en OTDR eller med en ljuskälla och effektmätare.
När du mäter med en OTDR ser en kontakt ut som en ”stolpe upp” (en reflektion) följt av ett dämpningssteg nedåt.
Stolpens höjd avslöjar kontaktens reflexvärde (hur mycket ljus som studsar tillbaka).
Stegets höjd visar kontaktens faktiska dämpning (hur mycket ljus som går förlorat).
Om du i stället mäter med en vanlig ljuskälla och effektmätare får du bara reda på den totala dämpningen på sträckan. Du kan alltså inte se om en enskild kontakt har en farlig reflektion eller inte.
Grundregel 1: Använd rätt mätkablar
Använd alltid mätkablar av hög kvalitet som är byggda för ändamålet. Professionella mätkablar har en extremt liten lateral avvikelse (offset) och är robustare konstruerade för att klara upprepade anslutningar. Väljer du att spara in på materialet bör du åtminstone kontrollera att mätkabelns kontakt har en egen dämpning som understiger 0,1 dB, annars blir dina mätresultat opålitliga.
Grundregel 2: Inspektera, rengör och inspektera igen!
Säkert 90 % av alla fel och driftstörningar i ett fibernät beror på smutsiga kontakter, inte defekta. Rätt arbetsmetodik är helt avgörande:
Lämna ALDRIG ett mellanstycke utan skyddslock.
Rengör ALLTID både kontakten och mellanstycket med godkända rengöringsprodukter (tvättpinnar och rengöringskassett) precis innan inkoppling.
Utan ett fibermikroskop vet du aldrig om det faktiskt blev rent!
Det finns otaliga historier i fiberbranschen om tekniker som har försökt spara in på ett fibermikroskop, bara för att tvingas lägga halva arbetsdagar på att åka tillbaka till en sajt i efterhand för att rengöra kontakter. Att göra rätt från början sparar både tid, pengar och frustration!