Złącza soczewkowe w sprzęcie militarnym

Jacek Rzeźnicki

Złącza soczewkowe w sprzęcie militarnym

Typowe złącza światłowodowe opierają się na zasadzie bezpośredniego styku dwóch włókien światłowodowych zamocowanych w kontaktach (tzw. ferrulach) odpowiednio jednej i drugiej części złącza (np. złączu panelowym i złączu kablowym). Wzajemne pozycjonowanie obu końców włókien osiąga się za pomocą precyzyjnej tulei. Aby poprawić parametry transmisyjne kontaktu, ferrule dociska się do siebie z siłą kilku-kilkunastu niutonów (zależnie od typu złącza).

Należy zdać sobie sprawę, że powierzchnia stykowa kontaktu optycznego jest bardzo mała, ze względu na to, że polerowanie czoła ferruli (powierzchni stykowej) doprowadza do ukształtowania jej w wycinek sfery. Mała powierzchnia kontaktu, nawet przy wydawałoby się niedużej sile nacisku, powoduje powstanie znacznych naprężeń. Takie warunki pracy powodują, że pojawienie się nawet niewielkich zanieczyszczeń pomiędzy ferrulami najczęściej doprowadza do powstania nieusuwalnych uszkodzeń powierzchni stykowej i trwałego wzrostu tłumienia wtrąceniowego. Ponadto niewielka średnica rdzenia włókna (a więc tej części światłowodu, która przenosi światło wynosząca 9µm dla włókien jednomodowych (SM) i 50 µm dla włókien wielomodowych (MM) jest bardzo łatwa do zasłonięcia przez zanieczyszczenia niewidoczne gołym okiem, co wiąże się z przynajmniej czasową dysfunkcją złącza.

Ponieważ ferrula jest wypolerowana na kształt wycinka sfery, najbardziej wysuniętą i najbardziej wyeksponowaną na oddziaływanie środowiska zewnętrznego częścią kontaktu jest włókno światłowodowe. Dlatego też złącza kontaktu bezpośredniego powinny być ze sobą zawsze połączone lub zabezpieczone kapturem ochronnym, jeśli obie części złącza pozostają rozłączone. Praktyka użytkowania pokazuje, że niestety rzadko przykłada się należytą wagę do właściwej obsługi, a użytkownicy nie są wyposażeni w odpowiednie środki umożliwiające skuteczne i łatwe czyszczenie złącz kontaktu bezpośredniego. Zadanie nie jest proste, bo o ile kontakty obejmowane (żargonowo zwane „męskimi”) czyści się w warunkach terenowych stosunkowo prosto, przy pomocy nawet prymitywnych środków, to w przypadku konieczności wyczyszczenia kontaktów obejmujących (żargonowo zwanych „żeńskimi”) musimy dokładnie usunąć zanieczyszczenia z nieprzelotowego („ślepego”) otworu o średnicy ok. 2,5 ... 1,25 mm i głębokości ok. 6 ... 2,5 mm (zależnie od typu złącza). Aby sobie uświadomić jak małe są to rozmiary podajmy, że średnica przeciętnej wykałaczki to ok. 2 mm, a zakończone wacikami patyczki kosmetyczne mają zazwyczaj średnicę powyżej 4 mm.

Opisanych powyżej wad nie mają złącza soczewkowe, gdzie z definicji nie dochodzi do bezpośredniego styku fizycznego pomiędzy soczewkami. Odstęp pomiędzy soczewkami wynosi ok. 0,5– –1,2 mm (zależnie od typu złącza), co powoduje, że zanieczyszczenia o nawet całkiem dużej średnicy (np. ziarna piasku czy błoto) nie są w stanie uszkodzić powierzchni soczewek, bo są znacznie mniejsze niż odległość między soczewkami. Dodatkowo przekrój wiązki światła pomiędzy soczewkami jest dużo większy (zamiast średnicy 9 µm otrzymujemy wiązkę światła o średnicy ok. 420 µm), w związku z tym cząstki zanieczyszczeń, jakie mogą całkowicie zablokować przepływ sygnału świetlnego, muszą być znacząco większe (dla porównania przeciętne cząsteczki kurzu unoszące się w powietrzu mają rozmiar ok. 30 µm, cząstki piasku to średnica ok. 100 µm, a typowy „pył drogowy” to cząsteczki o wielkości 1–10 µm). Należy zwrócić uwagę, że w złączach soczewkowych czoło włókna światłowodowego jest zawsze (!) odizolowane od środowiska zewnętrznego.

Pełna wersja artykułu w magazynie NTW 12/2013