PULIDO MECÁNICO DE FIBRA
Los conectores juegan un papel clave en las comunicaciones de fibra óptica. El acabado de la cara final de un conector pulido determina la calidad de su transmisión de ondas de luz. En consecuencia, todos los conectores pulidos utilizados para las comunicaciones deben cumplir con un estricto conjunto de estándares y especificaciones. Algunas personas en el campo piensan que se han alcanzado los niveles más altos de rendimiento, mientras que otros creen que hay margen de mejora. La fuerza laboral desarrollada para este campo está compuesta por técnicos cuyas herramientas han evolucionado de dispositivos manuales a maquinaria de precisión. Estas máquinas, combinadas con una fuerza laboral experimentada, están creando el camino para la comunicación global.
Inicialmente, el pulido de conectores era una tarea manual realizada por un solo operador. Después de unos años de crecimiento, la línea de montaje de producción tradicional se estaba consolidando. Los fabricantes de ensambles de cables a gran escala ("Jumper Houses") tenían docenas de personas, cada una puliendo un conector a la vez (y, hasta el día de hoy, el pulido manual sigue desempeñando un papel importante). Aunque el pulido manual puede ser práctico para algunas aplicaciones, es muy poco práctico para el pulido de alto volumen, o para cumplir de manera eficiente y repetible con especificaciones estrictas. La alternativa, el pulido mecánico, es un método rentable, que produce grandes volúmenes de conectores cuyos niveles de rendimiento cumplen o superan los estándares de la industria. Una máquina que utiliza un movimiento de pulido específico y se prueba su conformidad con los estándares de la industria producirá conectores pulidos de calidad con altos niveles de consistencia de un lote a otro.
LA MAQUINA PULIDORA
Cuando llega el momento de comprar una máquina pulidora mecánica, se deben hacer una serie de preguntas:
1. ¿Las funciones operativas son fáciles de usar?
2. ¿La unidad ofrece intercambiabilidad de conector fácil?
3. ¿Son fáciles de acceder los platos de pulido?
4. ¿Existe una función de ajuste de presión?
5. ¿El movimiento de pulido ataca los conectores desde todos los lados por igual?
6. ¿Puede la máquina realizar pulidos angulares?
7. ¿Tiene el fabricante la capacidad de suministrar accesorios personalizados si es necesario?
8. ¿Los resultados finales cumplen o superan los estándares finales actuales?
Un pulidor de producción de calidad responderá "sí" a todas estas preguntas.
En detalle, una máquina pulidora de fibra tendrá:
1. Temporizador: un temporizador configurable permite utilizar una secuencia predefinida de técnicas de operación. El tiempo ha demostrado ser crítico para obtener las especificaciones de rendimiento del conector. Un temporizador debe tener configuraciones de tiempo que van de 0 a 60 segundos.
2. Dispositivo de ajuste de presión: una máquina pulidora debe tener capacidad de carga de presión ajustable. La presión combinada con la dureza de la superficie de pulido permitirá que la máquina produzca la geometría de la cara final requerida de los conectores. Este dispositivo debe tener una herramienta de configuración que tenga divisiones de medición claramente marcadas.
3. Intercambiabilidad de los soportes del conector: los soportes del conector que se pueden quitar de forma rápida y fácil ofrecen un mayor rendimiento, menos tiempo de inactividad y una mejor producción. Una máquina que ofrece soportes para conectores para todos los tipos de conectores agrega flexibilidad a la producción.
4. Disponibilidad de soportes para conectores: al evaluar el equipo, es importante tener en cuenta los soportes para conectores disponibles. Es importante que el fabricante tenga soportes disponibles para los conectores estándar utilizados en todo el mundo (SC, FC, ST) para configuraciones de PC y APC.
Además, el fabricante debe tener la capacidad de proporcionar una gama de soportes de conectores más allá de los "estándares" utilizados: la versatilidad en esta área minimizará las oportunidades perdidas y maximizará la capacidad de satisfacer las posibles solicitudes de los clientes.
5. Placas de pulido extraíbles: las placas de pulido llevan las películas de pulido que actúan sobre la cara final del conector. Estos deben ser fácilmente removidos y reemplazados. Esto minimiza la contaminación, aumenta la salida del conector y maximiza la vida útil de la película de pulido.
6. Movimiento de pulido: un elemento clave de un sistema de pulido de alta calidad es el movimiento de la superficie que realiza el pulido. Si la acción de pulido no se equilibra de manera uniforme desde todos los lados, el rendimiento del conector se verá afectado y los costos aumentarán debido al material rechazado y al desgaste excesivamente rápido de las películas de pulido. Para obtener resultados consistentes de alta calidad, la máquina debe proporcionar un movimiento de pulido orbital, una oscilación circular.
7. ¿Puede la máquina realizar pulidos en ángulo? Aunque las nuevas técnicas de pulido, como MPC (contacto físico máximo), permiten que los conectores terminados en la PC logren resultados APC (contacto físico en ángulo), la necesidad de realizar el pulido en ángulo es imprescindible. El pulido en ángulo (típicamente pulido a 8 °) es necesario cuando se demandan lecturas de retroiluminación de <>
Un pulidor debe ofrecer la opción de pulir conectores planos, con acabado de PC o APC. No se deben comprar diferentes máquinas para diferentes tipos de esmaltes. Un pulidor de calidad tendrá la capacidad de realizar todo tipo de pulido.
8. Una 'receta' para cumplir con los estándares: los estándares para los conectores actuales son estrictos. Es importante que el fabricante de la máquina proporcione, junto con un buen manual de operación, preferiblemente ilustrado, "recetas" de pulido específicas para obtener las especificaciones del conector (descritas en la sección a continuación), y que tenga líneas de comunicación abiertas con el fabricante para Lo mantendremos actualizado con esta tecnología en desarrollo.
CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DE EXTREMO PULIDO PARA CONECTORES DE FIBRA ÓPTICA
Dentro del campo de las comunicaciones, se necesitan altos estándares para la transmisión telefónica e incluso estándares más altos para la transmisión CATV, con el movimiento aparente hacia los estándares más altos influenciado por la lógica del uso de líneas telefónicas para CATV. Los conectores monomodo se utilizan para garantizar resultados óptimos, y estos resultados óptimos son una función de la calidad de las superficies pulidas de los extremos de los conectores. Específicamente, estas son las características de rendimiento medibles
que se controlan en el pulido de conectores. Las características que debe proporcionar una máquina pulidora son:
1. Reflexión hacia atrás
2. Pérdida de inserción
3. Compensación de Apex
4. Radio de curvatura
5. Fibra socavada / protuberancia
6. Inspección de la cara final del conector
1. REFLEXIÓN ANTERIOR
La reflexión posterior es la luz reflejada a través de la fibra hacia la fuente, que transmite la onda de luz. La reflexión de la luz ocurre en el punto de contacto de dos conectores cuando están acoplados. Un alto nivel de reflexión posterior causará problemas de transmisión para los sistemas que dependen de la velocidad y la claridad de un sistema de fibra, ya que las altas velocidades de datos deseadas pueden encontrar errores de bits si la señal se distorsiona. El estándar actual de reflexión de la industria actual es <>
Los conectores se conocen comúnmente como PC, SPC, UPC y APC. Estos son términos que describen las caras finales del conector y también se relacionan con la designación de reflexión posterior:
• PC (contacto físico)
Una descripción de la cara final esférica en contacto Valor de reflexión posterior = –35db
• SPC (Super contacto físico)
Una descripción de la cara final esférica en contacto Reflexión posterior Valor = –45db
• UPC (Ultra contacto físico)
Una descripción de la cara final esférica de contacto Valor de reflexión posterior = <>
• APC (contacto físico en ángulo)
Una descripción de la cara final esférica angulada en contacto. El ángulo de elección es 8 °. Este ángulo desvía la reflexión hacia atrás a <>
Un fabricante de cables pulidos puede ver cualquiera de estos valores especificados, incluido el "en el medio" común de <-50db, pero="" el="" requisito="" creciente="" es="" upc=""><-55db), algo="" muy="" influenciado="" por="" las="" necesidades="" de="" transmisión="" de="">
2. PÉRDIDA DE INSERCIÓN
La pérdida de inserción es la cantidad de potencia óptica perdida en la interfaz de dos conectores. Las lecturas de pérdida de inserción deficientes son generalmente el resultado de la desalineación de la fibra, la separación entre las conexiones (también conocido como 'espacio de aire') y / o la calidad del acabado en el extremo del conector.
La pérdida de inserción es una función del equipo de pulido y la técnica utilizada para realizar el pulido. Una máquina que produce una geometría pobre de la cara final casi siempre generará niveles inaceptables de pérdida. El estándar actualmente establecido para la pérdida de inserción es <0.5db, pero="" el="" nivel="" comúnmente="" esperado="" se="" ha="" convertido="" en=""><> Además de las características de rendimiento anteriores, hay una geometría de producto especificada, especificada para garantizar la fiabilidad y el rendimiento adecuado del conector en condiciones adversas, como vibración y ciclos de temperatura. Estas características dependen del alto nivel de control que proporciona un pulidor mecánico.
3. DESPLAZAMIENTO APEX
El término Apex define el punto más alto en la superficie esférica en la cara final del conector. La compensación de Apex es la distancia medida entre el centro de la fibra y el punto alto real de un conector pulido.
Aunque Apex Offset describe una condición física de la fibra pulida, en lugar de un parámetro de rendimiento, se considera un criterio de aceptación en sí mismo. Un Apex Offset excesivo contribuye a una alta Pérdida de inserción y a lecturas altas de reflexión posterior.
4. RADIO DE CURVATURA
El radio de curvatura es la medida de la condición esférica de la cara final de un conector. El radio generado en la cara final de un conector afecta el rendimiento del conector, y así se especifica: el radio debe ser tal que, cuando se acople con otro conector, la mayor parte de la compresión que se produce se aplique al material que rodea la fibra (también conocida como férula absorción). En general, las férulas utilizadas son preradio. El radio se mantiene durante el pulido aplicando presión entre el conector y una superficie de pulido elástica, aplicando un peso o ajustando la compresión dimensionalmente (cada vez es más raro, pero la formación de una férula de extremo plano en un extremo de PC todavía se realiza a través de la misma técnica básica de aplicar presión contra una superficie elástica). Cuanto más dura sea la superficie de pulido resistente, mayor será el radio del conector resultante (más plano). Por el contrario, cuanto más suave es la superficie de pulido, menor es el radio del conector. Un radio adecuado, junto con el corte inferior de fibra, permite la compresión correcta de fibra a conector. La especificación de la industria para el radio de curvatura es de 10-25 mm. Este rango permite el máximo rendimiento del conector.
5. FIBRA UNDERCUT / PROTRUSION
Cuando una fibra está empotrada dentro de una férula de conector, el término utilizado es "Corte de fibra". Cuando una fibra sobresale por encima de la férula, se llama "Protrusión de fibra". La medición de esta característica se logra mediante el uso de un interferómetro. Un interferómetro muestra el desplazamiento de las líneas de interferencia que pasan sobre la fibra.
La mayoría de las secuencias de pulido comienzan con materiales agresivos, carburo de silicio para eliminar películas de pulido de epoxi y diamante para el pulido inicial y intermedio, que eliminan tanto la férula como la fibra a la misma velocidad. Sin embargo, durante el último paso de pulido, se usa un material menos agresivo, generalmente dióxido de silicio, porque ataca solo la fibra. Si se utiliza una película agresiva para el paso final de pulido, se producirá un corte inferior excesivo.
El corte excesivo excesivo de fibra generalmente se especifica como más de 50 nm. El recorte de fibra es una condición que afecta tanto a la reflexión posterior como a la pérdida de inserción. Cuando los conectores están acoplados, el material de la férula que rodea la fibra se comprime, lo que permite que las fibras con un corte / protuberancia aceptable hagan contacto. Fibras que no hacen contacto íntimo
tener un espacio de aire. Un espacio de aire producirá mediciones inaceptables de reflexión posterior y pérdida de inserción.
La protrusión de fibra también tiene un límite (50 nm de protrusión es aceptable). Tanto el corte como la protrusión son el resultado del proceso de pulido. Si hay una protuberancia excesiva, puede producirse astillamiento y / o agrietamiento de la fibra durante el proceso de acoplamiento del conector.
6. INSPECCIÓN DEL CONECTOR
Para la medición de los criterios de rendimiento, reflexión posterior y pérdida de inserción, hay medidores disponibles que generalmente son familiares para los pulidores. Los criterios geométricos, el desplazamiento de Apex, el radio de curvatura y el corte de fibra se confirman utilizando un interferómetro.
La inspección visual siempre jugará un papel importante en la evaluación de la superficie pulida (vea el diagrama a continuación), pero se necesita el interferómetro cada vez más utilizado para confirmar la geometría. Los interferómetros están disponibles en varias fuentes, desde aquellas que proporcionan un monitor desde el cual el usuario determina la aceptabilidad del producto, hasta programas asistidos por computadora que proporcionan una lectura impresa que incluye todo el rendimiento y las características geométricas del conector.
TÉCNICAS DE PULIDO
El proceso aplicado, la técnica, es fundamental para el pulido adecuado, lo que da como resultado el cumplimiento de varios
especificaciones.
Todos los conectores tempranos se produjeron con caras finales planas, que se especificaron como cercanas (la tolerancia lineal en el SMA, por ejemplo, de 8 micras), pero también específicamente evitan el contacto real. A medida que el pulido evolucionó, se desarrolló el concepto de PC (contacto físico) –caras finales esféricas, con las fibras haciendo contacto físico real– El acabado de la PC resultó en un rendimiento mucho mejor porque se eliminó el espacio de aire que permitió una mayor transmisión de ondas de luz.
Los primeros conectores de PC, que precedieron al desarrollo de las férulas pre-radiales ahora comunes, requerían la formación esférica de sus caras planas como parte del proceso de pulido. Estas técnicas de pulido tradicionales, para conectores de PC monomodo, implicaron un proceso de cuatro pasos: eliminación de epoxi, formación de férulas, pulido preliminar y pulido final. Estos pasos utilizaron materiales agresivos para la eliminación de epoxi y pasos de formación de férulas, generalmente logrados mediante el uso de una película de pulido de diamante. Ahora, sin embargo, casi todos los conectores están "pre-radiados", y el proceso de pulido debe evitar la interrupción excesiva de la superficie esférica, el tipo de cosas que un proceso mecanizado puede hacer bien (y un proceso manual mal). Como resultado, la reducción del tiempo de ciclo y el cambio de las gradaciones de la película para adaptarse a las configuraciones de conector actuales ha revitalizado las técnicas de pulido tradicionales. Ahora, el proceso tradicional de cuatro pasos ha mejorado mucho (eliminación de epoxi, pulido inicial, pulido intermedio y pulido final).
La siguiente es una lista de técnicas de pulido para pulido monomodo y multimodo.
COMENTARIOS DE TÉCNICA DE PULIDO ADICIONALES
Las técnicas de pulido más recientes indican que los pasos agresivos de eliminación de epoxi y formación de férulas que antes eran populares deberían minimizarse durante el proceso de pulido, aumentando la dependencia del radio preformado. Esto se puede lograr utilizando grados más finos de carburo de silicio para la eliminación del epóxido y reemplazando o incluso eliminando el paso de formación de férulas. Las técnicas más actuales utilizan un proceso de tres pasos; eliminación de epoxi, pulido de férulas y pulido de fibras. Esta técnica ofrece mayores niveles de salida al tiempo que mantiene los estándares de rendimiento actuales y da como resultado un menor costo por conector.
El pulido a máquina es el único medio práctico disponible para satisfacer las demandas de mayor rendimiento y producción. En la medida en que el pulido manual puede ser efectivo, exige el desempeño de personal altamente calificado (para una tarea repetitiva y monótona) y, a medida que las especificaciones se vuelven más difíciles (SPC, UPC, APC), el pulido manual se vuelve irracional (si no imposible) ) tarea. Como en otros campos de "alta tecnología", la capacidad de las máquinas para realizar tareas repetibles de ultra precisión es la respuesta.
Como se describió anteriormente, una máquina pulidora debe tener buenas instrucciones y una "receta" para producir conectores pulidos que cumplan con todas las especificaciones. Sin embargo, hay una serie de variables que afectan el proceso, sobre las cuales la industria continúa aprendiendo y desarrollándose. Es importante que la máquina seleccionada tenga la capacidad de incorporar nuevos desarrollos y que el fabricante lo mantenga informado y esté disponible para recibir asistencia y asesoramiento.
CONSEJOS DE PULIDO Y CONSIDERACIONES DE PROCESO
En algunos casos, el usuario de la máquina se dará cuenta de algunos factores que involucran otras variables además del pulidor. Los siguientes son algunos elementos que comúnmente se pasan por alto.
1. Películas de pulido
2. Epoxi
3. limpieza
4. Lubricación
1. Películas de pulido: las películas son el factor más importante en sus operaciones de pulido. La calidad y las gradaciones varían de un proveedor a otro. Cuando se desarrolla una técnica de pulido, el tipo de película, la marca y el tamaño de partícula deben elegirse cuidadosamente. Las películas excesivamente agresivas pueden destruir una fibra de 125 μm, y el radio esférico puede romperse sin posibilidad de reparación. Además, de importancia crítica para el costo real, es el costo inicial de la película de pulido, ya que se relaciona con el ciclo de vida que proporcionan las películas; esto puede variar significativamente de varios fabricantes.
Consejo: limpie cada pieza de película de pulido antes y después de cada uso. Limpieza (discutido
a continuación) aumentará la vida útil de la película y disminuirá el costo por conector.
2. Epoxi: diferentes tipos de epóxicos se pueden eliminar más fácilmente con grados específicos de películas de pulido de carburo de silicio. Las películas que se utilizarán en este paso dependen del tipo de epoxi y el tamaño del cordón de epoxi montado en la cara final del conector. Los diferentes epóxicos tienen diferentes niveles de dureza, algunos son pegajosos y otros firmes, los epóxicos duros se eliminan fácilmente con películas más gruesas de tamaño de partícula (20 um, 30 um, etc.), mientras que los epóxidos más blandos son más adecuados para películas de tamaño de partícula más pequeño, es decir, 9 um, 5 um, etc.
Consejo: se debe minimizar el cordón epoxi que permanece en el conector antes del pulido (el tamaño de una cabeza de alfiler). Esto extenderá la vida de todas las películas de pulido. Además, pruebe diferentes gradaciones de carburo de silicio hasta que encuentre la película de eliminación de epoxi que mejor se adapte a sus necesidades.
3. Limpieza: un entorno libre de contaminación es esencial cuando se desea un pulido de conector óptimo. Se necesitan cinco elementos para minimizar la contaminación:
1. Agua desionizada / filtrada
2. alcohol isopropílico
3. Tejidos sin pelusa
4. Hisopos sin pelusa
5. Aire enlatado
Agua desionizada / filtrada: se necesita agua limpia para evitar que partículas extrañas destruyan el esmalte. El agua del grifo y otras fuentes de agua contienen partículas (suciedad) que pueden ser tan grandes como 15 micras. Los desechos de este tamaño destruirán un conector pulido. El agua desionizada o filtrada eliminará esta posibilidad.
Alcohol isopropílico: el alcohol debe usarse para limpiar las películas de pulido, los conectores y el área circundante (dentro del pulidor automático) antes y después de cada paso de pulido. Esto eliminará virtualmente cualquier partícula o residuo de
transfiriendo al siguiente paso de pulido.
Tejidos sin pelusa: los tejidos se utilizarán para aplicar el alcohol a las películas, los conectores y la máquina. Los pañuelos también se usarán para secar la cara del extremo del conector antes de la etapa de prueba e inspección del proceso de pulido.
Hisopos sin pelusa: limpie siempre los medidores de referencia y los acopladores se empaparán con alcohol. Los instrumentos de medición y los dispositivos de acoplamiento son las piezas de equipo más olvidadas cuando se crea un ambiente libre de contaminación. La limpieza del equipo de prueba debe convertirse en un hábito. El uso repetido de estos instrumentos provocará la acumulación de escombros. Si se mantiene correctamente, los resultados correctos se pueden asegurar con confianza, sin mencionar que la resolución de problemas se reducirá al mínimo.
Aire enlatado: esto es muy útil para eliminar la suciedad de los acopladores del conector. También se puede usar como un agente de limpieza general para eliminar el polvo de los conectores, películas o la estación de trabajo.
Consejo: compruebe periódicamente la superficie del extremo del cable de referencia para detectar defectos en la superficie del extremo. Conectar y desconectar resultará en la acumulación de escombros durante un período de tiempo. Limpie la cara final con alcohol usando un pañuelo sin pelusa. Además, en algún momento la referencia deberá ser repuesta. Después de repetir el pulido, deberá reemplazar el cable de referencia.
4. Lubricación: el agua desionizada, el agua filtrada y las suspensiones, cuando se usan correctamente, pueden mejorar el rendimiento del conector. Las mejores soluciones tienen partículas muy pequeñas de 20-60 nm. El tamaño de partícula de la solución debe ser al menos la mitad del tamaño de la película de pulido final. Las soluciones se utilizan para disminuir la pérdida de retorno hasta en 5dB. Tenga cuidado con las soluciones coloidales. Tienden a secarse rápidamente y pueden destruir un esmalte si no se retira rápidamente de la cara final del conector. Además, coloque la solución en un área seca a temperatura ambiente. Proteja las soluciones de las bajas temperaturas. Muchas soluciones pierden su capacidad de mejorar el rendimiento a medida que se vuelven más sólidas (densas).
Consejo: diluya la solución. Cualquier rango de 2 a 5 partes de agua filtrada / desionizada en una parte de solución puede mejorar su rendimiento.
CONCLUSIÓN
Las máquinas pulidoras mecánicas brindan a los fabricantes de cables de fibra y a los fabricantes de equipos originales un medio económico para cumplir con los altos requisitos de producción y al mismo tiempo mantener los altos niveles de calidad que se exigen. Si bien el uso de máquinas pulidoras se ha convertido en una necesidad, es importante usar el juicio en la selección de máquinas. Es razonable pedir a los fabricantes pruebas objetivas para respaldar las afirmaciones de rendimiento (la existencia de un equipo de prueba automático que proporciona una copia impresa de los resultados de la prueba lo hace posible), para proporcionar referencias y muestras de sus componentes para su propia inspección. No pase por alto el hecho de que este sigue siendo un campo dinámico y en crecimiento. Los conectores cambiarán y las técnicas de procesamiento mejorarán. Es importante contar con un equipo que pueda adaptarse fácilmente a los cambios en la configuración del conector y la técnica de pulido. Y es igualmente importante que el fabricante del equipo esté atento e involucrado en estos desarrollos y se comunique de manera efectiva con los usuarios de sus equipos. El alto rendimiento y la fabricación económica representan un desafío para todos nosotros en la industria, y parece evidente que el desafío se está cumpliendo de manera efectiva. Es una indicación de un futuro brillante para las comunicaciones de fibra óptica, un futuro en el que una empresa que está preparada adecuadamente puede prosperar.