Трехфазная сварка волокон

В стандартном аппарате для сварки оптических волокон используется электрическая дуга между двумя электродами, которая не позволяет охватывать пространственную область, необходимую для сварки волокон с диаметром более 600 мкм. В случае добавления третьего ортогонального электрода и использования трехфазной схемы питания можно преобразовать область дуги из линейной одномерной в треугольную двухмерную. Такая плазменная область имеет значительно большую площадь и позволяет регулировать температуру изотермического процесса от 100°С до 3000°С.

Для создания трехфазной дуги используется три электрода, которые располагаются по схеме «Y» и «T», концы электродов образуют равносторонний треугольник. Расстояние между электродами может варьироваться в зависимости от требуемого размера плазменного поля. Напряжение с частотой порядка 30 кГц подается на каждый электрод с учетом фазового сдвига 120°.

В стандартном сварочном аппарате волокно располагается непосредственно между двумя электродами и нагреваются дополнительно за счет:

  • ускорения ионов в электрических полях
  • нагрева окружающей области в результате рекомбинации ионов.
  • высокотемпературных областей ионизации
  • омического нагрева областей, имеющих повышенную проводимость
  • диэлектрического нагрева волокна (показатель мал для чистого кварца, зависит от примесей)
  • перенос а тепла нейтральным газом (в данном случае воздуха).

В свою очередь, при трехфазной дуге эффективным средством передачи тепловой энергии являются излучение и конвекция, т.к. волокна располагаются в стороне от прямого пути ионов. Исключение неконтролируемых переменных теплопередачи позволяет стабилизировать температуру процесса. Возможность регулировки плотности мощности плазменного поля позволяет снизить время нагревания и время охлаждения волокон.

При использовании трехфазной дуги при сварке оптических волокон место сращивания обладает значительной механической прочностью и вносит малое затухание в оптический сигнал. Высокий показатель механической прочности достигается за счет того, что плазменное поле является высокостабильным источником тепловой энергии. Показатель оптических потерь при сварке трехфазной дугой сопоставим с показателем, который достигается в обычном сварочном аппарате для большинства типов волокон. Но для некоторых сочетаний волокон, особенно в случае несовпадения у волокон модовых пятен, достигается большая стабильность и качество сварки.

При увеличении фазового сдвига со 120° на 180°, трехфазовая дуга будет аналогична дуге обычного сварочного аппарата. Возможность изменения фазы позволяет увеличить ресурс электродов, применяя трехфазную дугу только при необходимости.

Трехфазная дуга показала высокую термостабильность и площадь поля, превосходящие соответствующие параметры всех существующих технологий сварки. Изотермическое плазменное поле большой площади позволяет использовать данный тип дуги для сращивания волокон с диаметром более 2 мм. Благодаря тепловым характеристикам, трехфазная дуга подходит для многих применений: удаление полиимидов, образование решеток, конусного сужения волокон.

Примером трехфазных аппаратов для сварки волокон могут служить аппараты компании Fitel (Furukawa) S183PMII и S184PM-SLDF, которые позволяют сращивать волокна диаметром до 1200 мкм (1.2 мм).

QR cсылка

Ссылка на страницу