1. Inleiding
Glasvezelconnectoren zijn essentiële componenten in optische vezelcommunicatiesystemen, die de verbinding van optische vezels mogelijk maken om lichtsignalen te verzenden. De kwaliteit van deze connectoren is van vitaal belang voor het behoud van de integriteit en efficiëntie van de verzonden signalen. Een van de belangrijkste factoren die de kwaliteit van vezelconnectoren bepalen, is de polijstmethode die tijdens hun fabricageproces wordt gebruikt. Verschillende polijstmethoden kunnen resulteren in variërende niveaus van invoegverlies en retourverlies, die kritieke parameters zijn voor het evalueren van de prestaties van vezelconnectoren.
2. Overzicht van polijstmethoden voor vezelconnectoren
2.1 Vierstaps polijstmethode
De vierstaps polijstmethode is een veelgebruikte benadering in de fabricage van vezelconnectoren. Het bestaat uit de volgende fasen:
Ontbramen: Deze eerste stap verwijdert de beschermende coating of "lijmpakket" van de vezelconnector. Voor connectoren met keramische hulzen, zoals FC-, SC-, ST- en LC-typen, worden meestal koolstofsiliciumcarbide slijpbladen (bijv. SC30/15) gebruikt voor ontbramen.
Grof slijpen: Het doel van grof slijpen is om snel een aanzienlijke hoeveelheid materiaal van het eindvlak van de connector te verwijderen. Verschillende korrelgroottes van diamantslijpbladen worden gebruikt, afhankelijk van de specifieke vereisten. Bijvoorbeeld, D9, D6 of D3 diamantslijpbladen kunnen voor deze fase worden gebruikt.
Semi-fijne slijpen: Deze stap verfijnt verder het eindvlak van de connector, vermindert de oppervlakteruwheid en bereidt het voor op de uiteindelijke polijsting. D1 diamantslijpbladen worden vaak gebruikt voor semi-fijn slijpen.
Fijn slijpen en polijsten: Fijn slijpen met fijnere korrel diamantslijpbladen (bijv. D0.5) wordt gevolgd door polijsten met specifieke polijstkussens en polijstvloeistoffen. Voor APC-connectoren met keramische hulzen wordt eerst een grootkorrel diamantslijpblad gebruikt om een hoek van 8 graden op het eindvlak te creëren, en vervolgens wordt de D9-D1-ADS polijstvolgorde toegepast. Voor connectoren met plastic hulzen zoals MT-RJ-typen wordt een andere set slijpbladen (bijv. SC30/15-SC9-SC6-SC3-SC1) en polijstmaterialen (zwart leer + ceriumoxide slijpvloeistof met een glazen polijstkussen) gebruikt.
2.2 Belang van polijstmedium en parameters
Water wordt vaak gebruikt als polijstmedium in het polijstproces van vezelconnectoren. De selectie van schuurmiddelen is cruciaal omdat het direct het polijsteffect beïnvloedt. Het algemene principe is dat het slijpblad harder moet zijn dan het werkstuk, terwijl het polijstkussen zachter moet zijn. Bijvoorbeeld, bij het polijsten van APC-connectoren wordt vaak ADS/ceriumoxide polijstfilm + SiO2 polijstvloeistof gebruikt, en een rubberen polijstkussen wordt toegepast.
3. Vergelijking van APC- en UPC-connectoren
3.1 Eindvlakstructuur
APC-connectoren: APC-connectoren hebben een eindvlak met een hoek van 8 graden. Dit schuine ontwerp wordt bereikt door nauwkeurige slijp- en polijstprocessen. De hoek van 8 graden zorgt ervoor dat het gereflecteerde licht in de bekleding van de optische vezel wordt gericht in plaats van terug naar de lichtbron te worden gereflecteerd, wat de retourverlies aanzienlijk vermindert.
UPC-connectoren: UPC-connectoren hebben een eindvlak met een lichte kromming, waardoor een meer afgeronde vorm ontstaat in vergelijking met PC (Physical Contact) connectoren. Dit ontwerp is bedoeld om een nauwkeurigere uitlijning van de optische vezels te bereiken, wat resulteert in betere optische prestaties.
3.2 Optische prestaties
Retourverlies: APC-connectoren bieden doorgaans een retourverlies van ≥60 dB, wat hoger is dan het retourverlies van UPC-connectoren (≥50 dB). Een hoger retourverlies duidt op minder lichtreflectie, wat gunstig is voor het behoud van de stabiliteit en integriteit van de verzonden signalen, vooral in hoogwaardige optische communicatiesystemen.
Invoegverlies: Zowel APC- als UPC-connectoren kunnen een laag invoegverlies bereiken, meestal minder dan 0,3 dB (en vaak zelfs lager, rond 0,2 dB in sommige gevallen). Echter, vanwege de kleinere luchtopening in UPC/PC-connectoren, kunnen ze in bepaalde situaties vatbaarder zijn voor het bereiken van een lager invoegverlies. Maar het is belangrijk op te merken dat invoegverlies ook kan worden beïnvloed door factoren zoals stofdeeltjes op de eindvlakken van de connector.
3.3 Toepassingsscenario's
APC-connectoren: APC-connectoren worden vaak gebruikt in optische RF-toepassingen met een hoog golflengtebereik, zoals CATV (kabeltelevisie) systemen. Het eindvlakontwerp met een hoek van 8 graden helpt de kwaliteit van televisiesignalen te verbeteren, die vaak zijn gebaseerd op analoge optische modulatie. In deze toepassingen voorkomt de verminderde reflectie van de APC-connectoren interferentie met de transmissiesignalen en schade aan de laserbronnen.
UPC-Connectoren: UPC-connectoren worden veel gebruikt in basisnetwerken, televisiesignaaloverdracht en telefoonsystemen. Hun betere oppervlakteafwerking en lagere terugkaatsverliezen vergeleken met PC-connectoren maken ze geschikt voor een verscheidenheid aan algemene optische communicatie toepassingen.
4. Selectie van Schuurmiddelen bij Polijsten
4.1 Factoren die de Selectie van Schuurmiddelen Beïnvloeden
Materiaal van de Connector: Het materiaal van de vezelconnectorhuls (bijv. keramiek of plastic) speelt een belangrijke rol bij het bepalen van de geschikte schuurmiddelen. Voor keramische hulsconnectoren worden vaak diamantslijpvellen gebruikt vanwege hun hardheid en vermogen om nauwkeurig te slijpen. Voor plastic hulsconnectoren zijn verschillende soorten schuurmiddelen en polijstmaterialen vereist om beschadiging van het plastic materiaal te voorkomen.
Gewenste Oppervlakteafwerking: Het niveau van oppervlakteafwerking dat vereist is voor het connector-eindvlak beïnvloedt ook de keuze van schuurmiddelen. Fijnere korrel schuurmiddelen worden gebruikt voor het bereiken van een gladdere oppervlakteafwerking, wat essentieel is voor het verminderen van invoegingsverliezen en het verbeteren van terugkaatsverliezen.
Polijstprocesparameters: De polijstparameters, zoals polijstdruk, snelheid en tijd, moeten worden overwogen bij het selecteren van schuurmiddelen. Verschillende schuurmiddelen kunnen verschillende polijstomstandigheden vereisen om de beste resultaten te bereiken.
4.2 Veelvoorkomende Schuurmiddelen en Hun Kenmerken
Diamantslijpvellen: Diamantslijpvellen worden veel gebruikt in de grove en fijne slijpfasen van het polijsten van vezelconnectoren. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende korrelgroottes, variërend van grof (bijv. D9) tot fijn (bijv. D0.5). Diamant is een extreem hard materiaal, waardoor het geschikt is voor het snel en efficiënt verwijderen van materiaal van het connector-eindvlak.
Ceriumoxide Polijstfilm: Ceriumoxide polijstfilm wordt vaak gebruikt in de laatste polijstfase om een hoogwaardige oppervlakteafwerking te bereiken. Het heeft goede polijst eigenschappen en kan effectief eventuele resterende oppervlaktefouten en (gemodificeerde laag) op het connector-eindvlak verwijderen. De gemodificeerde laag is een dunne laag materiaal die wordt gevormd tijdens het slijpproces en de optische prestaties van de connector kan beïnvloeden. Door gebruik te maken van ceriumoxide polijstfilm kan de dikte en brekingsindex van de gemodificeerde laag worden verminderd, waardoor het terugkaatsverlies verbetert.
5. Impact van Polijstkwaliteit op Connectorprestaties
5.1 Evaluatieparameters
De kwaliteit van het polijsten van vezelconnectoren wordt geëvalueerd op basis van verschillende belangrijke parameters, waaronder kromtestraal, apex-offset en vezelkernverzakking. Deze parameters moeten binnen specifieke bereiken liggen om goed fysiek contact tussen de twee vezel-eindvlakken te garanderen. Bovendien moet de aanwezigheid van krassen of andere verontreinigingen op het connector-eindvlak worden geminimaliseerd, en moet de connector voldoen aan de eisen voor lage invoegingsverliezen en hoge terugkaatsverliezen.
5.2 Experimentele Studies
Experimentele studies hebben aangetoond dat de keuze van de polijstmethode en schuurmiddelen de optische prestaties van vezelconnectoren aanzienlijk kan beïnvloeden. Bijvoorbeeld, het gebruik van fijnkorrelige diamantslijpvellen en ceriumoxide polijstfilm in het polijstproces kan resulteren in connectoren met lagere invoegingsverliezen en hogere terugkaatsverliezen. De dikte en brekingsindex van de gemodificeerde laag kunnen ook worden verminderd door goed polijsten, wat de prestaties van de connector verder verbetert.
6. Conclusie
Concluderend, de wetenschap achter laag-verlies vezelconnectoren is nauw verbonden met de polijstmethoden die tijdens hun productie worden gebruikt. De vier-staps polijstmethoden, samen met de zorgvuldige selectie van schuurmiddelen, spelen een cruciale rol bij het bereiken van de gewenste optische prestaties van vezelconnectoren. APC- en UPC-connectoren, met hun verschillende eindvlakstructuren en optische kenmerken, zijn geschikt voor verschillende toepassingen op het gebied van optische vezelcommunicatie. Door de principes van vezelconnectorpolijsten en de factoren die de selectie van schuurmiddelen beïnvloeden te begrijpen, kunnen fabrikanten hoogwaardige vezelconnectoren produceren die voldoen aan de toenemende vraag naar efficiënte en betrouwbare optische signaaloverdracht. Toekomstig onderzoek op dit gebied kan zich richten op het verder verbeteren van de polijsttechnieken en het ontwikkelen van nieuwe schuurmiddelen om nog betere optische prestaties te bereiken en de productiekosten te verlagen.
