कम-हानि फाइबर कनेक्टर्स के पीछे का विज्ञान: पॉलिशिंग विधियों की तुलना

1. परिचय

फाइबर ऑप्टिक कनेक्टर ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणालियों में आवश्यक घटक होते हैं, जो प्रकाश संकेतों को प्रसारित करने के लिए ऑप्टिकल फाइबर के कनेक्शन को सक्षम बनाते हैं। इन कनेक्टरों की गुणवत्ता प्रसारित संकेतों की अखंडता और दक्षता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। फाइबर कनेक्टरों की गुणवत्ता निर्धारित करने वाले प्रमुख कारकों में से एक पॉलिशिंग विधि है जो उनके निर्माण प्रक्रिया के दौरान उपयोग की जाती है। विभिन्न पॉलिशिंग विधियाँ भिन्न स्तर के इनसर्शन लॉस और रिटर्न लॉस का परिणाम हो सकती हैं, जो फाइबर कनेक्टरों के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं।

2. फाइबर कनेक्टर पॉलिशिंग विधियों का अवलोकन

2.1 चार-चरण पॉलिशिंग विधि
चार-चरण पॉलिशिंग विधि फाइबर कनेक्टरों के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली एक विधि है। इसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
डेबरींग: यह प्रारंभिक चरण फाइबर कनेक्टर से सुरक्षात्मक कोटिंग या "ग्लू पैकेज" को हटाता है। सिरेमिक स्लीव वाले कनेक्टरों के लिए, जैसे कि एफसी, एससी, एसटी, और एलसी प्रकार, कार्बन सिलिकॉन कार्बाइड ग्राइंडिंग शीट्स (जैसे, SC30/15) आमतौर पर डेबरींग के लिए उपयोग की जाती हैं।
कोर्स ग्राइंडिंग: कोर्स ग्राइंडिंग का उद्देश्य कनेक्टर के अंत चेहरे से तेजी से एक महत्वपूर्ण मात्रा में सामग्री को हटाना है। विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर विभिन्न ग्रिट आकार के डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इस चरण के लिए D9, D6, या D3 डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स का उपयोग किया जा सकता है।
सेमी-फाइन ग्राइंडिंग: यह चरण कनेक्टर के अंत चेहरे को और अधिक परिष्कृत करता है, सतह की खुरदरापन को कम करता है और इसे अंतिम पॉलिशिंग के लिए तैयार करता है। सेमी-फाइन ग्राइंडिंग के लिए आमतौर पर D1 डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स का उपयोग किया जाता है।
फाइन ग्राइंडिंग और पॉलिशिंग: फाइन ग्राइंडिंग को फाइनर ग्रिट डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स (जैसे, D0.5) के साथ किया जाता है, इसके बाद विशिष्ट पॉलिशिंग पैड और पॉलिशिंग तरल का उपयोग करके पॉलिशिंग की जाती है। एपीसी सिरेमिक स्लीव कनेक्टर के लिए, अंत चेहरे पर 8-डिग्री कोण बनाने के लिए पहले एक बड़े ग्रिट डायमंड ग्राइंडिंग शीट का उपयोग किया जाता है, और फिर D9-D1-ADS पॉलिशिंग अनुक्रम लागू किया जाता है। प्लास्टिक स्लीव कनेक्टर जैसे एमटी-आरजे प्रकार के लिए, एक अलग सेट के ग्राइंडिंग शीट्स (जैसे, SC30/15-SC9-SC6-SC3-SC1) और पॉलिशिंग सामग्री (काले चमड़े + सेरियम ऑक्साइड ग्राइंडिंग तरल के साथ एक ग्लास पॉलिशिंग पैड) का उपयोग किया जाता है।
2.2 पॉलिशिंग माध्यम और पैरामीटर का महत्व
फाइबर कनेक्टर पॉलिशिंग प्रक्रिया में पानी को आमतौर पर पॉलिशिंग माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है। अपघर्षकों का चयन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सीधे पॉलिशिंग प्रभाव को प्रभावित करता है। सामान्य सिद्धांत यह है कि ग्राइंडिंग शीट कार्यपीस से अधिक कठोर होनी चाहिए, जबकि पॉलिशिंग पैड को नरम होना चाहिए। उदाहरण के लिए, एपीसी कनेक्टरों की पॉलिशिंग में, ADS/सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग फिल्म + SiO2 पॉलिशिंग तरल का अक्सर उपयोग किया जाता है, और एक रबर पॉलिशिंग पैड का उपयोग किया जाता है।

3. एपीसी और यूपीसी कनेक्टरों की तुलना

3.1 अंत चेहरा संरचना
एपीसी कनेक्टर: एपीसी कनेक्टर में 8-डिग्री कोणीय अंत चेहरा होता है। इस कोणीय डिज़ाइन को सटीक पीसने और पॉलिशिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। 8-डिग्री का कोण परावर्तित प्रकाश को ऑप्टिकल फाइबर के क्लैडिंग में निर्देशित करने की अनुमति देता है, बजाय इसके कि वह प्रकाश स्रोत की ओर वापस परावर्तित हो, जो रिटर्न लॉस को काफी कम करता है।
यूपीसी कनेक्टर: यूपीसी कनेक्टर का अंत चेहरा एक हल्के वक्रता के साथ होता है, जो पीसी (फिजिकल कॉन्टैक्ट) कनेक्टरों की तुलना में अधिक गोल आकार बनाता है। इस डिज़ाइन का उद्देश्य ऑप्टिकल फाइबरों के अधिक सटीक संरेखण को प्राप्त करना है, जिससे बेहतर ऑप्टिकल प्रदर्शन होता है।
3.2 ऑप्टिकल प्रदर्शन
रिटर्न लॉस: एपीसी कनेक्टर आमतौर पर ≥60 dB का रिटर्न लॉस प्रदान करते हैं, जो यूपीसी कनेक्टर (≥50 dB) के रिटर्न लॉस से अधिक होता है। उच्च रिटर्न लॉस कम प्रकाश परावर्तन को इंगित करता है, जो उच्च-प्रदर्शन ऑप्टिकल संचार प्रणालियों में प्रसारित संकेतों की स्थिरता और अखंडता बनाए रखने के लिए लाभकारी होता है।
इनसर्शन लॉस: एपीसी और यूपीसी कनेक्टर दोनों कम इनसर्शन लॉस प्राप्त कर सकते हैं, आमतौर पर 0.3 dB से कम (और कुछ मामलों में अक्सर 0.2 dB के आसपास)। हालांकि, यूपीसी/पीसी कनेक्टरों में छोटे एयर गैप के कारण, वे कुछ स्थितियों में कम इनसर्शन लॉस प्राप्त करने के लिए अधिक प्रवण हो सकते हैं। लेकिन यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इनसर्शन लॉस को कनेक्टर अंत चेहरों पर धूल के कणों जैसे कारकों से भी प्रभावित किया जा सकता है।
3.3 अनुप्रयोग परिदृश्य
एपीसी कनेक्टर: एपीसी कनेक्टर आमतौर पर उच्च-तरंगदैर्ध्य रेंज ऑप्टिकल आरएफ अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, जैसे कि कैटवी (केबल टेलीविजन) प्रणालियाँ। 8-डिग्री कोणीय अंत चेहरा डिज़ाइन टेलीविजन संकेतों की गुणवत्ता में सुधार करने में मदद करता है, जो अक्सर एनालॉग ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन पर आधारित होते हैं। इन अनुप्रयोगों में, एपीसी कनेक्टर से कम परावर्तन प्रसारण संकेतों के साथ हस्तक्षेप और लेजर स्रोतों को नुकसान से बचाता है।
यूपीसी कनेक्टर: यूपीसी कनेक्टरों का व्यापक रूप से बुनियादी नेटवर्क, टेलीविजन सिग्नल ट्रांसमिशन और टेलीफोन सिस्टम में उपयोग किया जाता है। उनके बेहतर सतह फिनिश और पीसी कनेक्टरों की तुलना में कम रिटर्न लॉस उन्हें विभिन्न सामान्य-उद्देश्यीय ऑप्टिकल संचार अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाते हैं।

4. पॉलिशिंग में अपघर्षकों का चयन

4.1 अपघर्षक चयन को प्रभावित करने वाले कारक
कनेक्टर की सामग्री: फाइबर कनेक्टर स्लीव की सामग्री (जैसे, सिरेमिक या प्लास्टिक) उपयुक्त अपघर्षकों को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। सिरेमिक स्लीव कनेक्टरों के लिए, डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स का आमतौर पर उपयोग किया जाता है क्योंकि उनकी कठोरता और सटीक ग्राइंडिंग प्राप्त करने की क्षमता होती है। प्लास्टिक स्लीव कनेक्टरों के लिए, प्लास्टिक सामग्री को नुकसान पहुंचाने से बचने के लिए विभिन्न प्रकार के अपघर्षकों और पॉलिशिंग सामग्रियों की आवश्यकता होती है।
वांछित सतह फिनिश: कनेक्टर के अंत चेहरे के लिए आवश्यक सतह फिनिश का स्तर भी अपघर्षकों के चयन को प्रभावित करता है। एक चिकनी सतह फिनिश प्राप्त करने के लिए बारीक ग्रिट अपघर्षकों का उपयोग किया जाता है, जो इंसर्शन लॉस को कम करने और रिटर्न लॉस में सुधार करने के लिए आवश्यक है।
पॉलिशिंग प्रक्रिया के पैरामीटर: पॉलिशिंग पैरामीटर, जैसे पॉलिशिंग दबाव, गति, और समय, अपघर्षकों का चयन करते समय विचार करने की आवश्यकता होती है। विभिन्न अपघर्षकों को सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त करने के लिए विभिन्न पॉलिशिंग स्थितियों की आवश्यकता हो सकती है।
4.2 सामान्य अपघर्षक और उनकी विशेषताएं
डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स: डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स का व्यापक रूप से फाइबर कनेक्टर पॉलिशिंग के मोटे और बारीक ग्राइंडिंग चरणों में उपयोग किया जाता है। ये विभिन्न ग्रिट आकारों में उपलब्ध होते हैं, मोटे (जैसे, D9) से लेकर बारीक (जैसे, D0.5) तक। डायमंड एक अत्यंत कठोर सामग्री है, जो कनेक्टर के अंत चेहरे से सामग्री को तेजी से और कुशलता से हटाने के लिए उपयुक्त है।
सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग फिल्म: सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग फिल्म का अक्सर अंतिम पॉलिशिंग चरण में उपयोग किया जाता है ताकि उच्च-गुणवत्ता वाली सतह फिनिश प्राप्त की जा सके। इसमें अच्छी पॉलिशिंग गुण होते हैं और यह कनेक्टर के अंत चेहरे पर किसी भी शेष सतह दोषों और (संशोधित परत) को प्रभावी ढंग से हटा सकता है। संशोधित परत एक पतली परत होती है जो ग्राइंडिंग प्रक्रिया के दौरान बनती है और कनेक्टर के ऑप्टिकल प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है। सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग फिल्म का उपयोग करके, संशोधित परत की मोटाई और अपवर्तक सूचकांक को कम किया जा सकता है, जिससे रिटर्न लॉस में सुधार होता है।

5. कनेक्टर प्रदर्शन पर पॉलिशिंग गुणवत्ता का प्रभाव

5.1 मूल्यांकन पैरामीटर
फाइबर कनेक्टर पॉलिशिंग की गुणवत्ता का मूल्यांकन कई प्रमुख पैरामीटरों के आधार पर किया जाता है, जिनमें वक्रता त्रिज्या, एपेक्स ऑफसेट, और फाइबर कोर डिप्रेशन शामिल हैं। इन पैरामीटरों को दो फाइबर अंत चेहरों के बीच अच्छे भौतिक संपर्क को सुनिश्चित करने के लिए विशिष्ट सीमाओं के भीतर होना चाहिए। इसके अतिरिक्त, कनेक्टर के अंत चेहरे पर खरोंच या अन्य संदूषकों की उपस्थिति को न्यूनतम किया जाना चाहिए, और कनेक्टर को कम इंसर्शन लॉस और उच्च रिटर्न लॉस की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए।

5.2 प्रायोगिक अध्ययन
प्रायोगिक अध्ययनों से पता चला है कि पॉलिशिंग विधि और अपघर्षकों का चयन फाइबर कनेक्टरों के ऑप्टिकल प्रदर्शन को काफी प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, पॉलिशिंग प्रक्रिया में बारीक-ग्रिट डायमंड ग्राइंडिंग शीट्स और सेरियम ऑक्साइड पॉलिशिंग फिल्म का उपयोग करने से कम इंसर्शन लॉस और उच्च रिटर्न लॉस वाले कनेक्टर प्राप्त हो सकते हैं। संशोधित परत की मोटाई और अपवर्तक सूचकांक को भी उचित पॉलिशिंग के माध्यम से कम किया जा सकता है, जिससे कनेक्टर के प्रदर्शन में और सुधार होता है।

6. निष्कर्ष

निष्कर्ष में, कम-हानि फाइबर कनेक्टरों के पीछे का विज्ञान उनके निर्माण के दौरान उपयोग की जाने वाली पॉलिशिंग विधियों से निकटता से संबंधित है। चार-चरण पॉलिशिंग विधि, साथ ही अपघर्षकों के सावधानीपूर्वक चयन, फाइबर कनेक्टरों के वांछित ऑप्टिकल प्रदर्शन को प्राप्त करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एपीसी और यूपीसी कनेक्टर, उनके विभिन्न अंत चेहरे की संरचनाओं और ऑप्टिकल विशेषताओं के साथ, ऑप्टिकल फाइबर संचार के क्षेत्र में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। फाइबर कनेक्टर पॉलिशिंग के सिद्धांतों और अपघर्षकों के चयन को प्रभावित करने वाले कारकों को समझकर, निर्माता उच्च गुणवत्ता वाले फाइबर कनेक्टर का उत्पादन कर सकते हैं जो कुशल और विश्वसनीय ऑप्टिकल सिग्नल ट्रांसमिशन की बढ़ती मांगों को पूरा करते हैं। इस क्षेत्र में भविष्य के अनुसंधान का ध्यान पॉलिशिंग तकनीकों को और बेहतर बनाने और नए अपघर्षकों को विकसित करने पर हो सकता है ताकि और भी बेहतर ऑप्टिकल प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके और निर्माण लागत को कम किया जा सके।