光纤抛光 Polishing of fibers

2022-11-30 13:49:59 浏览:201

定义

抛光光纤末端以获得特别明确的光学特性。

在光纤中,通常需要准备光纤的末端,例如获得高机械和光学质量。 例如,当光纤要配备光纤连接器或必须将它们拼接在一起时,这是必要的。

本文主要关注光纤端部的抛光,但在最后一节简要介绍侧面抛光。

什么时候需要纤维抛光?

在许多实际情况下,切割提供了足够高的质量,并且相对容易和快速地应用。 (有关详细信息,请参阅有关切割纤维的文章。 然而,在某些情况下,切割是不合适的;一些例子:

  • 获得精确垂直于纤维轴的纤维表面可能非常重要。 在这方面,纤维切割的结果有时不够可靠。
  • 更困难的是制备纤维表面,使得法线方向正好与纤维轴成一定角度。 尽管存在角度劈裂的方法(即,劈裂以获得这样的角度表面),但它们通常表现出所获得的劈裂角的实质性变化。
  • 虽然切割通常在有限尺寸的纤维芯区域内提供良好的表面平整度,但它通常会在外边界附近产生大量的不规则结构,这在某些情况下可能会令人不安。 特别是,可能存在突出物,这些突起不允许机械接头,熔接或光纤连接器中的光纤之间良好接触。
  • 裂解通常也适用于包层直径相对较大的纤维,例如>200μm,以及一些非标准玻璃玻璃,例如可能非常脆弱。

在这些方面,应用于纤维末端的抛光方法可以提供更好的结果。 在有特殊要求的情况下,也可能需要抛光 - 例如,准备光纤束,使所有光纤末端非常精确地匹配特定平面。

不幸的是,抛光通常比简单的劈裂更耗时。 然而,仔细抛光和检查结果的时间可能会得到很好的投入,避免在后期阶段进行可能更耗时的故障搜索。 例如,如果光纤通信系统的性能或依赖于许多组件,则建议将某些光纤连接器表现出过高的插入损耗或过低的回波损耗的风险降至最低。 (请注意,以后可能不容易找到此类故障。 这同样适用于复杂的光纤激光器或放大器设置。

典型的纤维抛光工艺

去除包层和涂层

如果纤维配备了纤维涂层,则需要在抛光前去除一定长度的涂层。 如果是光缆,必须事先拆下护套和缓冲器。

应用套圈

光纤通常不能直接抛光,因为它们太小且机械稳定性不够。 因此,通常首先将纤维插入由陶瓷、玻璃或金属材料组成的纤维套圈中。 (套圈可以作为光纤连接器的一部分提供,也可以作为单独的部件提供。 事先,套圈填充合适的粘合剂(例如双组分环氧树脂),该粘合剂在插入纤维后会迅速凝固(变成固体)。

抛光

纤维端可以在套圈的末端切割。 现在它已准备好进行抛光。 通常,人们使用一系列抛光垫(例如其中的三个),从相对粗糙的抛光膜粒度开始(例如主要用于去除突起),然后使用更细的粒度。

应用的程序可以在各种细节上有所不同。 在简单的情况下(例如通常用于光纤连接器),抛光是手动完成的。 例如,可以将套圈插入金属支架(抛光盘),然后在柔性抛光垫上手动滑动一段时间。 使用抛光机可以获得更可重复(但不一定更快)的结果,其中抛光垫旋转,同时将明确定义的负载力施加到纤维圆盘上。 在抛光过程中还可以使用稳定的液体抛光剂。 通常,抛光后需要进行进一步的清洁(例如用异丙醇)。

通过使用柔性抛光垫,通常不会准备完全平坦的纤维端,而是准备轻微的圆顶,即略微凸起的结构。 这使得更容易获得明确的物理接触,例如在光纤连接中,如果曲率半径足够大以达到预期的接触面积。

可能会导致光纤的轻微咬边,即最终的纤维端面将略微落后于周围套圈的表面。 保持足够小的底切通常很重要。

抛光过程可以修改为角度抛光,即在表面法线和纤维轴之间获得明确定义的角度。 另一种可能性是将几根纤维(例如所有纤维束)抛光在一起。

获得一致的高质量结果

始终如一的高质量抛光结果要求避免工艺的任何实质性变化,包括所用耗材的变化。 此外,必须保持环境足够清洁。

使用纤维抛光机或手动抛光套件(手动抛光机)时,建议事先仔细研究用户说明,直到清楚地了解所有细节。 清晰且有用的说明手册应成为任何高质量抛光机或材料套件的一部分。

当将抛光工艺应用于具有不同特性的纤维时,例如不同的玻璃材料或包层直径,可能需要调整抛光工艺和一些细节。 例如,可能需要修改负载力和抛光持续时间。

即使对于成熟的抛光工艺,也建议定期(甚至每次)仔细检查获得的结果,例如使用光纤显微镜。 目标是无划痕、光滑的端面,光纤精确地位于套圈的中心。 如果达到这个水平,通常应该实现低插入损耗和高回波损耗的连接。 人们应该适当地记录调查结果,包括可能遇到的问题和选择的解决方法。

侧面抛光

在相对罕见的情况下,纤维需要从侧面抛光。

例如,可以通过抛光靠近光纤芯的两根光纤并将它们固定在一起来生产特殊的光纤耦合器,以便来自一个光纤芯的光可以到达另一个纤芯。 类似的程序可以用于制造某些光纤泵合路器。

还有光纤传感器,例如,人们需要从侧面访问光纤芯,以便利用倏逝波。

作          者: 泮桥成像光电商城

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