.webp)
Как правильно полировать оптоволоконные разъемы
Тщательное понимание причин и методов полировки волоконно-оптических разъемов помогает обеспечить стабильное и высококачественное соединение.
Полировка торцов волокна/наконечника волоконно-оптического разъема критически влияет на оптические характеристики и подвержена ошибкам. Тем не менее, процесс полировки не является ни сложным, ни загадочным. Другие этапы процедуры заделки разъема, такие как обжим, включают механическое закрепление волокна в разъеме. В качестве заключительного этапа полировка оптически подготавливает волокно, чтобы гарантировать, что дефекты и неровности на торцах волокна/наконечника или в их геометрии не ухудшат прохождение света через соединение разъема.
В оптоволоконном разъеме волокно помещено в прецизионный наконечник, изготовленный из керамики, нержавеющей стали или полимера. Полировка удаляет излишки эпоксидной смолы или остатки волокна, оставшиеся после скалывания, придает наконечнику форму и удаляет царапины на стекле, обеспечивая коническую поверхность, пропускающую оптические сигналы с минимальными потерями. Она влияет на два типа оптических потерь — потери на вставке и потери на отражение.
Низкие вносимые потери — это основное требование к оптическим характеристикам волоконно-оптического разъема. Представленные на рынке разъемы обеспечивают вносимые потери от 0,2 до 0,3 дБ. Факторы, влияющие на вносимые потери, включают в себя:
Изменения в конструкции наконечника, которые смещают внутренний канал (и волокно) от центрального положения в наконечнике,
Различия в структуре волокна, особенно в эллиптичности или отсутствии концентричности (эти параметры относятся к отклонениям от идеально круглого сердечника, точно центрированного в идеально круглой оболочке. Сердечник может быть слегка смещен от центра или иметь слегка эллиптическую форму).
Неправильно сформированный торцевой контакт наконечника и волокна, препятствующий соприкосновению волокон, некачественная обработка торца волокна.
Первые два фактора определяются в процессе изготовления разъема и волокна и не контролируются на этапе оконечного соединения разъема. На последние два фактора напрямую влияет полировка. Качество обработки торцов важно, поскольку царапины, трещины и другие дефекты препятствуют максимальной передаче оптической мощности между двумя соединяемыми волокнами.
Несколько лет назад традиционная практика оконечного соединения предполагала, что для наилучшего сопряжения двух волокон необходим небольшой воздушный зазор между ними. Обоснование заключалось в том, что соприкасающиеся волокна могут быть повреждены, особенно если одно из них выступает за конец наконечника. Однако недавние исследования показывают, что для достижения наилучших оптических характеристик теперь предпочтительнее физический контакт двух волокон.
Коэффициент отражения — это мера отраженного света. Всякий раз, когда свет сталкивается с изменением показателя преломления материала, через который он распространяется, часть света отражается обратно к источнику. Часть этого отраженного света может мешать правильной работе источников света, особенно лазеров. Из-за малого размера сердцевины одномодовое волоконно-оптическое соединение требует высокого коэффициента отражения для ограничения количества отраженной энергии.
Основными причинами отражений являются воздушный зазор между волокнами (который вызывает изменения показателей преломления) и наличие измененного слоя на торцах волокон. Обратные отражения минимизируются при физическом контакте на конце волокна, который имеет радиусную наконечник/торцевую поверхность волокна, обеспечивающую контакт соединенных волокон друг с другом. Благодаря большому размеру сердцевины многомодовое волоконно-оптическое соединение может допускать некоторые обратные отражения; этот тип потерь оказывается незначительной проблемой, которую легко контролировать.
Например, в кабельной сети помещений стандарт TIAA/EIA-568A для волоконно-оптических разъемов рекомендует коэффициент отражения -20 дБ для многомодовых разъемов и -26 дБ для одномодовых разъемов. Более строгие требования Bell Communications Research (GR-326-core, охватывающие общие требования к одномодовым разъемам) устанавливают коэффициент отражения до -65 дБ.
С точки зрения полировки, достижение высоких потерь на отражение сложнее, чем достижение низких потерь на вставку. Разъем можно отполировать для достижения низких потерь на вставку, сохранив при этом низкие потери на отражение. Для техников, выполняющих монтаж на месте или на заводе, визуальный осмотр с помощью ручного микроскопа обычно дает точное представление о степени оптической полировки с точки зрения потерь на вставку. Однако визуальный осмотр дает мало, если вообще дает, информации о характеристиках потерь на отражение. Поэтому для одномодовых разъемов крайне важны качественные процедуры полировки, удаляющие измененный слой. Кроме того, следование рекомендованным производителем процедурам — хороший способ освоить качественные методы полировки. На самом деле, многие производители и независимые организации предлагают практическое обучение по монтажу и полировке разъемов. (См. раздел «Календарь», стр. 112, информацию о учебных занятиях — прим. ред.)
Для определения приемлемой и неприемлемой полировки наконечника следует учитывать, что в идеальном соединителе наконечник удовлетворяет следующим условиям (см. рис. 1):
● Торцевая поверхность образует плавный радиус, центр которого совпадает с осевой линией волокна/наконечника.
● Наибольшая точка радиуса совпадает с осью волокна и наконечника.
● Конец волокна находится на одном уровне с концом наконечника.
● Волокно обработано таким образом, чтобы поверхность была без царапин и дефектов.
● Радиус кривизны торца наконечника составляет от 10 до 15 мм.
Неприемлемая торцевая поверхность наконечника отличается от приемлемой по одному или нескольким из следующих условий:
Радиус не центрирован относительно осевой линии наконечника.
Размер радиуса, указанный в спецификации, неверен.
Самая высокая точка радиуса смещена от центра. Это состояние называется смещением вершины. Любое смещение должно быть менее 50 микрон.
Торцевая поверхность волокна не прилегает к торцевой поверхности наконечника; она либо выступает, либо отступает относительно торцевой поверхности наконечника. Это состояние называется подрезом и обозначается как положительное (выступ) или отрицательное (отступление). Небольшой подрез или выступ (50 нм для керамических наконечников) не ухудшает рабочие характеристики.
На торцевой поверхности волокна имеются значительные царапины или другие дефекты.
Полировка одномодового волокна — это многоступенчатый процесс, начинающийся с быстрой грубой полировки и заканчивающийся окончательной полировкой в суспензии. На каждом этапе используются различные полировальные материалы. В большинстве случаев в одномодовом волоконном разъеме для удержания волокна внутри наконечника используется эпоксидная смола. Шестиступенчатый процесс обеспечивает правильную технику полировки одномодового волоконно-оптического разъема (см. рис. 2).
Первый этап состоит из быстрой ручной полировки — продолжительностью около 5 секунд, со средним давлением — с использованием грубой пленки толщиной от 5 до 15 микрон. На этом этапе удаляется остаток волокна и выравнивается выступающий материал (включая эпоксидную смолу) вблизи наконечника. Как правило, техник может почувствовать эпоксидную смолу/волокно до полировки, но не после этого этапа.
Второй этап требует нанесения пленки из оксида алюминия толщиной 5 микрон. Аккуратное ручное нанесение пленки на торцевую поверхность волокна удаляет эпоксидную смолу заподлицо с керамическим наконечником. Однако это действие может также удалить часть керамического материала.
На третьем этапе используется алмазная пленка средней зернистости (от 3 до 6 микрон) для начала ручной обработки торцов волокна/наконечника. В отличие от оксида алюминия, алмазная пленка обрабатывает керамические и стеклянные материалы аналогичным образом. Такая ручная обработка минимизирует подрез, так что волокно лишь слегка углубляется в наконечник. Поскольку основная цель этого этапа — придание формы, на торце волокна обычно остаются видимые царапины.
Для удаления царапин и достижения гладкой поверхности на четвертом этапе используется мелкозернистая (1 микрон) алмазная пленка. С точки зрения потерь при внесении, качество обработки торцевой поверхности на этом этапе должно быть приемлемым.
Однако для достижения высокого коэффициента отражения не менее -45 дБ требуется пятый, или финишный, этап из-за слоя с измененным показателем преломления на торце волокна. В процессе абразивной полировки небольшой слой на конце волокна изменяется, в результате чего изменяется его показатель преломления. Это изменение увеличивает отражения (другими словами, приводит к снижению коэффициента отражения), и для удаления измененного слоя необходим пятый этап полировки суспензией.
На пятом этапе используется специальная пленка (обозначаемая как HX), содержащая верхний слой полирующей суспензии. Суспензия оказывает как смазывающее, так и химическое воздействие на волокно во время ручного нанесения, возвращая показатель преломления к его первоначальному значению.
Последний этап включает в себя осмотр. С помощью ручного микроскопа определяется, подходит ли полировка или нет.
Многомодовые и неэпоксидные разъемы требуют менее интенсивной полировки, чем одномодовые эпоксидные разъемы. Многомодовые разъемы не предъявляют таких строгих требований к коэффициенту возвратных потерь, как одномодовые, поэтому формирование торцевой поверхности волокна/наконечника менее критично. Полировка многомодовых разъемов занимает меньше времени, чем полировка одномодовых, а полировка многомодовых разъемов без эпоксидной смолы — еще меньше.
Для достижения стабильного и высококачественного покрытия волокон/наконечников необходимо строго следовать процедурам производителя разъемов. Однако эти процедуры обычно различаются в зависимости от типа используемых разъемов. Например, процедуры полировки для разъемов FC и SC могут отличаться. Также могут отличаться процедуры полировки керамических разъемов ST и полимерных разъемов ST. Хотя основные принципы полировки остаются неизменными, как правило, существуют важные незначительные различия.
Чистота имеет первостепенное значение.
Еще ни один комментарий не опубликован.