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Letzte Aktualisierung: Dezember 7, 2020

Veröffentlicht 5.1.15 in NASA Tech Briefs: Glasfaseranschlüsse von Didi Hachnochi, CEO von Sagitta Engineering Solutions Ltd., und Ben Waite, President und CEO von Fiber Optic Center

Mit der Standardisierung von 4G Wireless, der Zunahme von Cloud-Speicher und -Computing und dem Bestreben nach schnelleren Netzwerkdatenraten müssen passive Verbindungssysteme von höchster Qualität verwendet werden. Während die Robustheit und Größe dieser Verbindungen, Glasfasertypen und das Kabelmanagement im Backbone eine wichtige Rolle spielen, wirkt sich das, was an der Spitze des Steckverbinders geschieht, auch stark auf die optische Leistung des Systems aus.

Zu Beginn müssen hochwertige Steckverbinder mit Ferrulenlöchern mit engen Toleranzen verwendet werden, sowohl in der Größe als auch in der Konzentrizität. Die Beendigung des Connectors umfasst mehrere Verarbeitungsschritte. Jeder dieser Schritte hat seine eigenen Verarbeitungsprobleme.

Bei der Kabelvorbereitung ist es wichtig, dass die Faser beim Abisolieren nicht beschädigt wird. Faserchips verursachen optische Verluste. Während der Installation des Steckverbinders ist die richtige Menge an Epoxidharz und der richtige Aushärtungsplan von entscheidender Bedeutung. Zu viel Epoxidharz und die Feder blockiert. zu wenig und es bilden sich Hohlräume. Wenn die richtige Temperatur nicht für die richtige Zeit erreicht wird, härtet das Epoxidharz nicht vollständig aus. In beiden Fällen wird die Lebensdauer des Steckverbinders marginalisiert.

Nach der Kabelvorbereitung, der Installation und dem Crimpen des Steckers sowie dem Aushärten des Epoxids muss die Endfläche bearbeitet werden. Die Schritte umfassen das Spalten (auch als Anreißen und Brechen bezeichnet) und das Polieren. Durch Spalten und Polieren wird der Stecker auf die erforderlichen Spezifikationen gebracht. Ein Fehler in einem dieser Schritte kann ein Ertragsproblem verursachen. Diese Schritte wirken sich auch auf die folgenden Schritte aus und können zu Problemen im weiteren Verlauf des Beendigungsprozesses führen.

Das Standardpolieren für Einzelfaserverbinder besteht typischerweise aus drei bis fünf Polierschritten, beginnend mit relativ rauem Epoxidentfernungskorn und allmählich bis zu einem endgültigen Läppfilm, der 02 um betragen kann. Einige der mittleren Schritte verwenden relativ kostspielige Diamantfilme, die mehrfach verwendet werden, um den CoC („Cost of Consumables“) pro Stecker zu minimieren.

Die Herausforderung

Die Industrie sucht ständig nach Wegen, um den Ertrag zu steigern, den CoC und die Arbeitskosten zu senken. Das Reduzieren der Anzahl der Polierschritte hilft. Der CoC sinkt, der Ertrag steigt, die Arbeitskosten sinken und es sind weniger Geräte und Wartungsarbeiten erforderlich. Es gibt einen klaren Weg dorthin.

Seitenansicht einer Ferrulenendfläche und eines Faserstingers nach der Laserspaltung

Traditionell erfolgt das Spalten mit einem Ritzwerkzeug mit einer Saphir-, Rubin- oder Hartmetallspitze. Ein vorsichtiger Bediener muss die Faser direkt über dem ausgehärteten Epoxidharz einreiben und die Spitze der Faser vorsichtig parallel zur Faserachse ziehen, ohne einen Riss zu erzeugen. Wenn dies nicht richtig gemacht wird, führt dieser resultierende Riss häufig zum Abbruch. Dieser Bediener muss einer der vorsichtigeren und gewissenhafteren Mitarbeiter in der Fabrik sein und erledigt alle sich wiederholenden Arbeiten in derselben Schicht. Wenn durch das Anreißen ein Riss entsteht, muss der Stecker abgeschnitten und der gesamte Prozess wiederholt werden. Bei Breakout-Kabeln mit vielen Fasern entstehen dadurch andere Probleme. Wenn die Ausbrüche präzise sind, müssen alle Enden erneuert werden.

Nach der Spaltung findet ein manueller Denubbing-Prozess statt, bei dem der Faserstumpf zum Epoxidharz gebracht wird, damit er während des Epoxidentfernungsschritts nicht reißt. Dies ist zeitaufwändig und sehr bedienerabhängig. Die Anschlussendfläche kann auch verformt werden, wenn sie nicht ordnungsgemäß ausgeführt wird und erst nach dem Testen erkannt wird. Bei der manuellen Spaltung erfordert das herkömmliche maschinelle Polieren vier bis fünf Schritte unter Verwendung von Siliziumkarbid-, Diamant- und Siliziumdioxid-Läppfilmen mit Gummipads nach dem Denubbing - Epoxidentfernung, Endflächenbildung mit mehreren Geometrien und das endgültige -, um die Geometrie des Verbinders zu reformieren .

Bevor die Steckverbinder beim Kauf abgeschlossen werden, werden sie mit der richtigen Geometrie, dem richtigen Krümmungsradius und dem richtigen Scheitelpunktversatz geliefert. Bei der herkömmlichen manuellen Spaltung wird die Endfläche des Steckverbinders während des Epoxidentfernungsschritts zerstört und muss reformiert werden.

Die Lösung

Nach dem FF-Polieren X5

Aderendfläche nach Laserspaltung - Gesichtsansicht x5

Eine neue Spalttechnik unter Verwendung eines CO2 Laser, automatisiert weitgehend den Prozess. Der Bediener steckt den Stecker einfach in das Laserbeil, der Laser scannt über die Faser und die Epoxidperle und spaltet beide zusammen. Der menschliche Faktor wird aus den Spalt- und Denubbing-Schritten eliminiert.

Die Laserspaltung wurde vor einigen Jahren eingeführt, aber eine jüngste Entwicklung führt zu noch mehr Einsparungen beim Terminierungsprozess. Frühere Laserspaltmodelle spalteten 70 um vom Ferrulensockel ab; Das neuere Design kann bis zu 35 um vom Sockel entfernt sein. Die Konsequenz dieser Verbesserung reduziert die erforderlichen Polierschritte von drei oder vier auf nur einen Schritt unter Verwendung des endgültigen Polierfilms.

Nach dem FF-Polieren X50

Aderendfläche nach Laserspaltung - Gesichtsansicht x50

Da Baugruppenhersteller in der Regel 2.5-mm-Ferrulen mit Vorradius verwenden und die neue SSP-Laserspaltung einen sehr kurzen Faserstinger von etwa 35 um mit einer Epoxidschicht von nur 10 um hinterlässt, kann das Polieren nur mit dem endgültigen Film abgeschlossen werden. Sogar Ferrulen mit 1.25 mm, die typischerweise nicht vorgerundet sind, können nur mit dem endgültigen Film poliert werden, da der polierte Durchmesser relativ klein ist. Entwicklungen werden auch mit 1.6 mm und 2.00 mm militärischen und kommerziellen Stiften und Buchsen durchgeführt.

Dieser Prozess führt zu einem Verbinder mit streng kontrollierter Geometrie, einer sehr hohen Ausbeute, einem niedrigeren CoC und einer kürzeren Arbeitszeit. Bleistiftspitze 1.25 mm Ferrulen und 2.5 mm Ferrulen mit relativ kleinen Sockeln können auch nach dem Laserspalten mit nur einem Polierschritt poliert werden. Der endgültige Läppfilm kann die restliche Epoxidschicht entfernen, den angegebenen Krümmungsradius (ROC) bereitstellen und die Faserhöhe (Vorsprung oder Hinterschnitt) innerhalb der gewünschten Spezifikation steuern, um die Kundenanforderungen zu erfüllen.

Nach dem FF-Polieren X100

Aderendfläche nach Laserspaltung - Gesichtsansicht x100

Durch Verringern der Anzahl der Polierschritte sinken die Kosten pro Verbinder. Indem Sie sich auf den eingehenden ROC der Steckverbinder verlassen und alle Risse aufgrund von Spalten entfernen, sollten sich auch die Ausbeuten verbessern.

Hinweis: In einer Produktionsumgebung kann es erforderlich sein, einen sehr kurzen Siliziumkarbid-Polierschritt durchzuführen, um den Epoxidrückstand vor dem endgültigen Film zu entfernen. Dies verlängert auch die Lebensdauer des endgültigen Films.

Nächste Schritte

Die meisten 2.5-mm-Aderendhülsen, die von Baugruppenherstellern verwendet werden, sind mit einem ROC von 15 bis 25 mm vorverarbeitet. Dieser ROC reduziert die Polierzeit nach dem herkömmlichen Handspalten. Dieser ROC-Bereich ist für viele terminierte Steckverbinder zu breit. Die ROC-Verteilung der eingehenden Ferrulen ist zu breit für die erforderliche fertige Terminierung. Bei 1.25 mm Aderendhülsen ist die Situation etwas anders. Viele Baugruppenhersteller verwenden eingehende Aderendhülsen mit flachen Sockeln im Gegensatz zu vorgerundeten. Um die Laserspaltung voll auszunutzen und das Polieren so gering wie möglich zu halten, kann es hilfreich sein, eingehende Ferrulen im mittleren Bereich der endgültigen Steckverbinderspezifikation und mit engerer Toleranz anzugeben.

Eine erfolgreiche Beziehung zwischen zwei Unternehmen, dem Fiber Optic Center (FOC) und Sagitta Engineering Solutions Ltd., hat einen Geschäftsprozess mit Spezialisierung und Fachwissen definiert. Sagittas Know-how liegt in der Laserherstellung und -automatisierung. FOC hingegen ist auf die Zusammenarbeit mit Kabelkonfektionshäusern spezialisiert, indem es alle Geräte und Verbrauchsmaterialien berät und bereitstellt, die für die Herstellung von Kabelkonfektionen erforderlich sind. Sie verkaufen jedoch keine Kabelbaugruppen. FOC und Sagitta arbeiten Hand in Hand mit jedem Montagehaus, um herauszufinden, welche Änderungen gegebenenfalls an eingehenden Teilen sowie an der Implementierung der Technologie erforderlich sind.

Die technischen Experten von FOC reisen zu Produktionsstätten, richten das Lasersystem ein und entwickeln den kostengünstigsten Prozess, während optimale technische Ergebnisse erzielt werden. Sie untersuchen den gesamten Prozess von der Kabelvorbereitung bis zum Testen, um sicherzustellen, dass alle Stationen auf höchstem Niveau arbeiten. Sobald sie den Prozess abgeschlossen haben, hilft der technische Experte bei der Integration des Systems in die Linie und bleibt bei den Bedienern, bis sie mit der Bedienung vollständig vertraut sind. In der hart umkämpften Welt der Glasfaserkabelmontage ist es wichtig, mit den besten Geräten und Prozessen die Nase vorn zu haben. Neue Techniken in der Laserspaltung können dazu beitragen.

Autoren:

Didi Hachnochi, CEO von Sagitta Engineering Solutions Ltd.

Daniel (Didi) Hachnochi, CEO von Sagitta Engineering Solutions Ltd. Seit 2006. Seit über 10 Jahren in der Glasfaserindustrie tätig, mit großer Erfahrung in allen Produktionsaspekten. Zuvor bei der Abteilung für Prozess- und Diagnosesteuerung von Applied Materials (AMAT) in Israel und der Abteilung für chemisch-mechanisches Polieren in Kalifornien beschäftigt. Herr Hachnochi verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Leitung von multidisziplinären Engineering- und Betriebsteams in komplexen, anspruchsvollen und wettbewerbsorientierten Umgebungen. Vor seiner Tätigkeit bei Applied Materials arbeitete Herr Hachnochi bei Kulicke & Soffa (KLIC) als System Engineering Manager bei Neuromedical Systems Inc. & Orbot Instruments. Herr Hachnochi hat einen Master Science Management Abschluss von der Boston University und einen B.Sc. in Maschinenbau, Summa Cum Laude vom Technion Institute of Technology in Israel.

Ben Waite, Präsident und CEO Fiber Optic Center

Ben Waite, Präsident und CEO des Fiber Optic Center, begann seine Karriere 1995 im Fiber Optic Center (FOC). Ben bringt seine umfassende Erfahrung in den Bereichen technische Feldarbeit, Geschäftsstrategie und Engineering Management in seine derzeitige Position ein. Ben bringt sein Fertigungswissen und seine Erfahrung in die weltweiten Aktivitäten der Kunden ein. Zusätzlich zu seiner Verantwortung bei FOC ist Ben seit vielen Jahren aktives Mitglied des New England Fiberoptic Council, einschließlich der Positionen des NEFC-Vorstands als Sekretär, Schatzmeister und Präsident. Ben absolvierte das Colby College 1996 mit einem BA in Physik, Mathematik sowie Naturwissenschaften und Technik.

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