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Letzte Aktualisierung: März 31, 2022

Dan GlasfaserzentrumVon den beiden gängigen Ferrulenformen beim APC-Polieren - konisch und stufenweise - ist die Stufenhülse bei der Steuerung der Geometrien bei weitem die einfachste. Stufenhülsen sind teurer als konische Aderendhülsen. Aber, aus rein prozesskontrollierter Sicht, Stufenhülsen sind absolut die einfachste und beste Wahl. Wenn Sie mit dem APC-Polieren noch nicht vertraut sind, wird dringend empfohlen, Stufenhülsen über konischen zu verwenden. Stufenhülsen reagieren weniger empfindlich auf geringfügige Prozess- und Materialschwankungen und sind bei der Entwicklung und Modifizierung von Polierprozessen viel einfacher zu handhaben. Die Verwendung von Stufenhülsen führt somit zu signifikant verbesserten First-Pass-Ausbeuten.

Um eine optimale Leistung zwischen zusammengefügten APC-Steckverbinderpaaren sicherzustellen, ist es wichtig, dass die Ferrulenendflächengeometrien den branchenüblichen Standards für Endflächengeometrien entsprechen oder diese übertreffen1. Die häufigsten Probleme, mit denen Ingenieure von Polierprozessen in Bezug auf die APC-Poliergeometrie konfrontiert sind, betreffen normalerweise die Messungen des Apex-Versatzes und des Winkels. Es gibt eine Menge komplexer Trigonometrie, um die geometrischen Konsequenzen der Bildung und Messung eines gekrümmten Winkels über ein konisches oder zylindrisches Objekt (die Ferrule) mathematisch zu „beweisen“. Es ist jedoch nicht notwendig, sich zu tief mit komplexer Mathematik zu befassen. Vereinfachte Diagramme reichen aus, um den Polierprozessingenieuren dabei zu helfen, die Grundprinzipien bei der Arbeit zu visualisieren und ihren Polierprozess besser zu steuern, um die Geometrieanforderungen des Produkts zu erfüllen.

Um das APC-Polieren zu verstehen, ist es hilfreich, zunächst das PC-Polieren zu überprüfen. Die Mechanismen bei der Arbeit, die sich auf Apex Offset und Angle auswirken, sind dieselben, aber bei der Beschreibung des PC-Polierens einfacher und intuitiver.

Apex Offset und Winkel beim PC-Polieren

Apex Offset ist ein ziemlich einfaches Konzept, das beim Polieren von PCs zu verstehen ist. Bei PC-Ferrulen soll die Ferrule während des Polierens (senkrecht zur Polierfläche) in einem vertikalen Winkel von 0.0 Grad gehalten werden. Solange die Ferrule perfekt senkrecht zur Polierfläche steht, ist der Apex (höchster Punkt) der abgerundeten Endfläche der exakte Mittelpunkt der Ferrule, und der Apex-Versatzwert ist Null2 (1a und 1b).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 1A

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 1B

Wenn die Ferrule nicht senkrecht zur Polierfläche steht, wird der Apex der gekrümmten Endfläche nicht auf der Ferrule zentriert: ein Apex-Offset-Wert> 0 (Abbildungen 2a und 2b).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 2A

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 2B

 

Je weiter die Ferrule von der Senkrechten abgewinkelt ist, desto weiter ist der Scheitelpunkt des Radius vom Zentrum der Ferrule entfernt - und desto größer ist der Apex-Versatzwert. Der Apex-Versatz ist direkt proportional zum Winkel, mit dem die Ferrule poliert wurde. Tatsächlich sind Apex Offset und Angular Offset zwei Möglichkeiten, dasselbe auszudrücken. Sie verwenden lediglich unterschiedliche Maßeinheiten. (Der Apex-Versatz wird in Mikrometern vom Fasermittelpunkt gemessen, während der Winkelversatz in Grad von der Fasermittelpunktachse gemessen wird.) Da der Winkelversatz eine häufige Ursache für Probleme bei der Messung des Apex-Versatzes ist, können Ingenieure des Polierprozesses Folgendes als allgemeine Geometrie identifizieren Prozessregel:

  • Wenn alle anderen Faktoren gleich sind, ist der gemessene Apex-Versatz (oder Winkelversatz) umso größer, je größer die Differenz zwischen dem beabsichtigten Polierwinkel und dem tatsächlichen Polierwinkel ist.

 

Da die Endfläche mit einer abgerundeten (gewölbten) Oberfläche poliert ist, wissen wir außerdem, dass der Oberflächenwinkel von zwei beliebigen Punkten entlang der Kurve nicht gleich ist. Das heißt, der Winkel an meinem Scheitelpunkt und der Winkel an meinem Ferrulenmittellinienpunkt kann niemals gleich sein (Abbildung 3). (Wir gehen davon aus, dass die erzeugte Kuppel perfekt kugelförmig ist, was in der Realität unwahrscheinlich ist, aber für unsere Diskussion nicht relevant ist.)

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 3

 

Hier ist ein weiteres wichtiges Konzept, das Sie berücksichtigen sollten: Der Tangentenwinkel an meinem Apex-Punkt ist immer genau der Winkel, in dem ich die Ferrule während des Polierens gehalten habe. Wenn ich meine Ferrule während des Polierens in einem Winkel von genau 0.4 Grad zur Senkrechten gehalten habe, entsteht an meinem Scheitelpunkt ein Winkel von genau 0.4 Grad zur Horizontalen. Dieses Konzept ist wichtig, wenn wir über das APC-Polieren sprechen.

Apex Offset und Winkel beim APC-Polieren

All dies gilt auch für das Polieren von APC-Ferrulen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass wir bei APCs beabsichtigen, die Ferrule während des Polierens in einem Winkel zur Faser- / Ferrulenachse zu halten (normalerweise 8 Grad) anstatt perfekt vertikal (0 Grad) ). Dies führt andere Faktoren ein, die einen signifikanten Einfluss auf die Apex-Versatz- und Winkelmesswerte haben - nämlich Ferrulenform, Endflächen-RADIUS und SCHLÜSSELFEHLER.

Beachten Sie, dass der Schlüsselfehler eine Hauptkomponente der gemessenen Apex-Versatzwerte ist. Der Schlüsselfehler ist die „Rotationskomponente“ von Apex Offset. Wenn beispielsweise der Passfedernutenschlitz des Adapters in meinem Interferometer erheblich breiter als die Schlüsselbreite meines APC-Steckers ist, können Sie sich vorstellen, dass ich den Stecker während der Messung leicht drehen kann, was zu fehlerhaften Messwerten führt. Es ist ein kompliziertes Thema, das vollständig erklärt werden muss, und es verdient einen eigenen Artikel. Aufgrund dieser Komplexität - und der Tatsache, dass Schlüsselfehlerprobleme weniger häufig sind als Winkelprobleme - werde ich in diesem Artikel nicht ausführlich auf Schlüsselfehler eingehen.

Schauen wir uns zunächst die Form der Zwinge an. Es gibt zwei gebräuchliche Arten von APC-Ferrulen in Bezug auf die Form: konisch und stufenweise.

  • Die konische Ferrule (Bild 1) hat natürlich eine konische Form zum Polierbereich der Ferrule.  
  • Die Stufenferrule (Bild 2) hat eine zylindrische Form zum Polierbereich der Ferrule.

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Image 1FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Image 2

 

 

 

 

 

 

Die 4a und 4b zeigen Querschnittsdiagramme der beiden Ferrulentypen. Die grauen Bereiche sind das Ferrulematerial, die Mitte ist die Faser und die rot gestrichelten Linien zeigen die Mittellinie des Ferrulendurchmessers.

FOC APC Polierhinweis zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 4A 4B

 

Nun müssen wir die Ergebnisse des Schneidens eines 8-Grad-Winkels durch diese beiden Formen berücksichtigen. Wir beginnen mit der konischen Ferrulenform.

Konische Form und Apex3

Wenn wir eine gerade Linie durch die konische Ferrule schneiden, können wir sehen, dass aufgrund der Kegelform jeder Winkel, der flach über die Oberfläche geschnitten wird, ungleiche Abstände von der Mitte zu den Außenkanten der Ferrule hinterlässt. (Im Moment werden wir jeden Radius auf der Endfläche vergessen. Wir werden diesen Punkt später in diesem Artikel ansprechen.)

In Abbildung 5 sehen wir, dass der Abstand von der Mitte zum linken (unteren) Rand größer ist als der Abstand vom Zentrum zum rechten (oberen) Rand:

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 5

Wenn wir eine gerade Linie über die abgewinkelte Fläche ziehen, ist ihr Mittelpunkt nicht - und kann niemals sein - in der Mitte der Zwinge (Abbildung 6).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 6

Wenn wir mehr und mehr Material von der Kegelform wegpolieren, bewegt sich der Mittelpunkt immer weiter von der Mittellinie weg. Dieser Mittelpunkt befindet sich NIEMALS in der Mitte der Ferrule und bewegt sich immer weiter von der Mitte weg, wenn wir mehr Material entfernen - und die Ferrule immer kürzer schneiden (Abbildung 7).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 7

Betrachten wir nun, was passiert, wenn diese Oberfläche eine abgerundete Fläche hat, anstatt vollkommen flach zu sein. In Abbildung 8 habe ich zwei verschiedenen Stellen auf der Ferrule Radien von 5 mm hinzugefügt. Wie erwartet wird die Ferrule Apex sein noch weiter von der Mitte als der Mittelpunkt des Schnitts. Außerdem bewegt es sich immer weiter vom Ferrulenzentrum weg, wenn mehr Material entfernt wird.

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 8

Jetzt sehen wir, dass es für mich praktisch unmöglich ist, gute Apex-Offset-Messungen zu erhalten, wenn ich eine konische Ferrule bei 8 Grad poliere - dann in einem Interferometer messe (das die Ferrule auch bei 8 Grad hält). Daher gibt es hier eine andere Geometrieprozessregel:

  • Konische APC-Ferrulen MÜSSEN in einem Winkel von mehr als 8.0 Grad (normalerweise entweder 8.2 oder 8.3 Grad) poliert werden.

Da wir beim Messen in einem Interferometer die Ferrulen immer bei genau 8.0 Grad halten, liegt unser gemessener Apex näher an der Mitte der Ferrule, wenn wir die konischen Ferrulen bei 8.3 Grad polieren. Die Form der Ferrule bleibt konstant - meine „Ferrule Apex“ ist immer noch weit außerhalb der Mitte. Da wir jedoch aus einem anderen relativen Winkel messen, ist der „gemessene Apex“ ein anderer Punkt4 (9a, 9b, 9c).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 9A

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 9B

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 9C

Durch die Verwendung eines größeren Winkels zum Polieren als zum Messen kann ich viel bessere Apex-Offset-Messungen erzielen. Aufgrund der konischen Form ist mein gemessener Apex-Offset-Wert aufgrund der konischen Form umso schlechter, je mehr Material ich entferne (je mehr ich poliere) (die Ferrule Apex bewegt sich weiterhin „nach links“ oder nach unten) Seite der Zwinge). Dies gibt uns eine weitere nützliche Regel für den Geometrieprozess:

  • Für jeden Winkel und Radius mit konischen Ferrulen bewegt sich mein Apex-Versatz umso mehr in Richtung der Unterseite der abgewinkelten Ferrule, je mehr ich poliere.

Konische Form und Winkel

Jetzt müssen wir uns den gemessenen Winkel ansehen. Wie bereits erwähnt (siehe Abbildung 5), hat jeder Punkt entlang einer gewölbten Oberfläche einen anderen Winkel zur Horizontalen - die Tangente an den Radius an diesem Punkt. An der Spitze der Ferrule entspricht der Winkel genau dem Winkel, in dem die Ferrule während des Polierens gehalten wurde. Bei unseren Interferometermessungen kümmern wir uns jedoch nur um den Winkel im Faserbereich: das Zentrum der Ferrule. Und der Winkel in der Mitte der Ferrule (der Faserbereich, in dem wir Winkelwerte messen) ist IMMER kleiner als der Winkel, in dem wir poliert haben (Abbildung 10), wenn sich der Apex auf der „niedrigen Seite“ des Winkels befindet, und IMMER größer sein als der Winkel, in dem wir poliert (nicht gezeichnet) haben, wenn sich der Apex auf der „hohen Seite“ des Winkels befindet.

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 10

Wenn wir mehr und mehr Material entfernen und die konische Ferrule weiter abschneiden, bleibt der Winkel an unserer Spitze konstant, während der Winkel an unserer Mittellinie (der Faserfläche) immer kleiner wird. Und da wir nur daran interessiert sind, den Winkel im Faserbereich der Ferrule zu messen, können wir eine andere Geometrieprozessregel schließen:

  • Je mehr ich eine konische Ferrule poliere, desto kleiner wird mein Winkel im Faserbereich für jeden gegebenen Polierwinkel und Radius.
    • Wenn mein gemessener Winkel zu groß ist, kann ich dies beheben, indem ich einfach mehr Material wegpoliere (mehr Polierzeit).
    • Wenn mein gemessener Winkel zu klein ist, kann ich dies nicht durch mehr Polieren beheben. Ich muss meinen Prozess ändern, um weniger Material (weniger Zeit oder weniger aggressive Polierfilme) zu entfernen und erneut zu beginnen.

Radius-Effekt auf den Winkel

Nun kommen wir zu dem Effekt, den unser Radiuswert auf unseren Winkel im Faserbereich hat. Wir wissen bereits, dass der Winkel im Faserbereich immer anders ist als der Winkel an der Spitze der Ferrule, da die Oberfläche kugelförmig ist (siehe Abbildung 10). Die Größe dieses Winkelunterschieds hängt jedoch davon ab, wie gekrümmt der Radius ist. Ein größerer Radius („flacher“) hat einen geringeren Unterschied. Ein kleinerer Radius („runder“) hat einen größeren Unterschied (Abbildungen 11a und 11b).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 11A

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 11B

Dies gibt uns zwei weitere Geometrieprozessregeln:

  • Durch Erhöhen meines Radius wird der Winkel in meinem Faserbereich vergrößert. (Dies gilt für konische und Stufenhülsen.)
  • Durch Erhöhen meines Radius wird der Apex-Versatz verringert. (Dies gilt für konische und Stufenhülsen.)

Wir können sehen, dass bei konischen Ferrulen die Tiefe, bis zu der wir schneiden - wie weit die Ferrule wir schneiden und wie viel Material wir entfernen - sehr gut kontrolliert werden muss, wenn wir die Hoffnung haben wollen, unseren gemessenen Apex-Versatz und Winkel zu kontrollieren Werte. Wie wir sehen werden, erfordert die Stufenhülse keinen solchen Fokus auf die Schnitttiefe.

Stufenform und Apex

Die Auswirkungen des Schneidens eines Radiuswinkels durch eine Stufenferule sind viel einfacher zu erklären und zu verstehen. Aufgrund seiner zylindrischen Form hat jeder Winkel, der flach über die Oberfläche geschnitten wird, genau den gleichen Abstand von der Mitte zur Außenkante (Abbildung 12).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 12

Aufgrund des konstanten Durchmessers des Zylinders befindet sich die Mittellinie des Winkels immer in der Mitte der Ferrule, unabhängig davon, wie viel Material beim Polieren entfernt wird (Abbildung 13).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 13

Beim Polieren mit einem Radius können wir sehen, dass wie bei konischen Ferrulen (siehe Abbildung 8) auch die Spitze der Ferrule immer vom Ferrulenzentrum versetzt ist.

Aufgrund der Symmetrie der Zylinderform ist dieser Versatz jedoch erheblich geringer als bei konischen Aderendhülsen (Abbildung 14).

FOC APC-Poliertipps zur Verbesserung der Apex-Offset- und Winkelmessungen Fiber Optic Center Abbildung 14

Wir haben immer noch einen inhärenten Apex-Versatz beim Polieren einer gewölbten Oberfläche auf einer Stufenhülse, aber dieser Versatz ist gering und es kann eine Standard-8-Grad-Poliervorrichtung verwendet werden.

Schrittform und Winkel

Wir wissen, dass der Winkel im Faserbereich immer kleiner ist als der Winkel, in dem wir polieren - dies gilt sowohl für konische als auch für Stufenhülsenformen. Aber wie bei Apex ist die Größe des Unterschieds bei Verwendung von Stufenhülsen viel geringer. Da die Aderendhülse Apex näher an der Mitte liegt, ist der Winkeldifferenz deutlich geringer - in der Tat vernachlässigbar. Und wie bei Apex ändert sich der Winkel in der Ferrulenmitte nicht, unabhängig davon, wie viel oder wie wenig wir polieren.

Radius-Effekt auf den Winkel

Dieser Effekt ist genau der gleiche wie bei konischen Aderendhülsen (siehe 11a und 11b), und die gleichen Regeln, die in diesem Abschnitt angegeben sind, gelten für Stufenhülsen.

Schlussfolgerungen

Die Kontrolle von Apex und Winkel auf konischen Ferrulen ist viel schwieriger als bei Stufen-Ferrulen, da wir die „Schnitttiefe“ kontrollieren müssen - die Menge an Ferrulenmaterial, die wir während des Poliervorgangs entfernen. Dies bedeutet, dass wir sicherstellen müssen, dass die von uns verwendeten Polierfolien eine außergewöhnliche Schleifkonsistenz von Charge zu Charge aufweisen. Da die Schleifgeschwindigkeit von Polierfolien mit zunehmender Verwendung der Folie abnimmt, müssen wir wahrscheinlich die Anzahl der Wiederverwendungen der Folien in unserem Prozess reduzieren (dies erhöht die Polierkosten). Da die Stufenhülse von der Schnitttiefe nicht beeinflusst wird, wirkt sich eine Änderung der Schnittgeschwindigkeit des Schleifmittels wesentlich weniger auf unsere Ergebnisse aus.

Sowohl bei konischen als auch bei Stufenferulen hat der von uns erzeugte Radius einen ähnlichen Effekt auf den gemessenen Apex und Winkel. Im Allgemeinen verbessert das Zielen auf einen Radius am unteren Ende unserer Toleranzgrenzen unsere Chancen auf akzeptable Apex-Offset- und Winkelmessungen.

____________________

1 Telcordia GR-326; IEC 61755-3-2

Diese Aussage ist etwas vereinfacht. Es gibt andere Faktoren, die die Apex-Versatz- und Winkelwerte sowohl beim PC- als auch beim APC-Polieren beeinflussen können und können, z. B. Material- oder Gerätemängel, Messfehler, Prozessfehler von Bedienern usw. Unsere Diskussion konzentriert sich auf die Konzept einen Radiuswinkel durch eine APC-Ferrule zu erzeugen und wie sich unser Polierprozess unter idealen Bedingungen auf die resultierenden Apex-Offset- und Winkelmesswerte auswirkt. Der Einfachheit halber werden wir solche nicht prozessbezogenen Faktoren ignorieren.

Die Bilder der Kegel- und Stufenhülsen zeigen unpolierte Aderendhülsen - an den Spitzen ist noch kein Winkel erzeugt. Beide Arten von Ferrulen sind als "vorgewinkelt" erhältlich, wobei der Ferrulenhersteller den Winkel bereits schneidet. Dies reduziert die Polierzeit und die Kosten für die Kabelkonfektionierung erheblich. Unabhängig davon, ob vorgewinkelte Aderendhülsen verwendet werden oder nicht, gelten dieselben Faktoren, die sich auf Angle und Apex auswirken und in diesem Dokument erörtert werden.

4  Unter dem Begriff "Apex" wird allgemein "der höchste Punkt entlang einer Oberfläche" verstanden. Aber wir müssen verstehen, dass „höchster Punkt“ ein RELATIVER Begriff ist. Am höchsten in Bezug auf was? Verwenden wir ein Beispiel für einen orangefarbenen Verkehrskegel. Stellen Sie sich vor, Sie legen den Kegel auf den Boden und stehen darüber, sodass Sie direkt auf den Kegel schauen. Von dieser Position aus könnte man sagen, dass die Spitze des Kegels der Punkt ist, der Ihrem Gesicht am nächsten liegt. Aber was passiert, wenn Sie den Kegel auf die Seite treten und ihn im Wesentlichen um 90 Grad neigen? Jetzt ist der Punkt, der Ihrem Gesicht am nächsten liegt, nicht die Spitze des Kegels, sondern der Rand der Basis des Kegels. Sie haben die Position des Apex-Punkts auf dem nicht geändert Objekt (der Kegel), Sie haben nur seine relative Position im Raum von Ihrem Standort aus geändert Messen (deine Augen). Daher müssen wir in unserer Diskussion darauf achten, zwischen dem FERRULE'S Apex (dem höchsten Punkt auf seinem Radius, bezogen auf den Winkel, auf den es poliert wurde) und dem MEASURED Apex (dem Punkt auf der Ferrulenoberfläche, der dem Interferometer am nächsten liegt) zu unterscheiden Kamera während des Testens). Dies ist besonders wichtig, wenn es um das Polieren von konischen Ferrulen geht, da der Winkel, in dem wir die Ferrule polieren, und der Winkel, in dem wir die Ferrule messen, nicht gleich sind - wir treten den Kegel während der Messung im Wesentlichen ein wenig um.

Zusätzliche Ressourcen des FOC-Teams umfassen:

Dan Glasfaserzentrum
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