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Última actualización: 7 de diciembre de 2020

Publicado 5.1.15 en Informes técnicos de la NASA: conectores de fibra óptica por Didi Hachnochi, director ejecutivo de Sagitta Engineering Solutions Ltd. y Ben Waite, presidente y director ejecutivo de Fiber Optic Center

Con la estandarización de la tecnología inalámbrica 4G, el aumento del almacenamiento en la nube y la informática, y el impulso de velocidades de datos de red más rápidas, se deben utilizar los sistemas de interconexión pasiva de la más alta calidad. Si bien la robustez y el tamaño de estas interconexiones, los tipos de fibra y la gestión de cables juegan un papel importante en la red troncal, lo que sucede en la punta del conector también afecta en gran medida el rendimiento óptico del sistema.

Para comenzar, se deben usar conectores de alta calidad con agujeros de férula de tolerancia ajustada, tanto en tamaño como en concentricidad. La terminación del conector implica varios pasos de procesamiento. Cada uno de estos pasos tiene sus propios problemas de procesamiento.

Con la preparación del cable, es importante que la fibra no se dañe durante el pelado. Los chips de fibra causarán pérdida óptica. Mientras el conector está instalado, la cantidad adecuada de epoxi y el programa de curado correcto son fundamentales. Demasiado epoxi y el resorte se bloqueará; muy poco y se formarán huecos. Si no se alcanza la temperatura correcta durante el tiempo adecuado, el epoxi no se curará por completo. En ambos casos, la longevidad del conector se verá marginada.

Después de la preparación del cable, la instalación y el engarzado del conector y el curado con epoxi, es necesario procesar la cara del extremo. Los pasos incluyen cortar (también llamado trazar y romper) y pulir. El corte y el pulido llevan el conector a las especificaciones requeridas. Una falla en cualquiera de estos pasos puede causar un problema de rendimiento. Estos pasos también tienen un impacto en los pasos que siguen y pueden contribuir a problemas más adelante en el proceso de terminación.

El pulido estándar para conectores de fibra simple generalmente consta de tres a cinco pasos de pulido, comenzando con un grano de eliminación de epoxi relativamente áspero y gradualmente hasta una película de lapeado final, que puede ser de .02 um. Algunos de los pasos intermedios utilizan películas de diamante relativamente costosas, que se utilizan varias veces para minimizar el CoC ("Costo de los consumibles") por conector.

EL DESAFÍO

La industria está continuamente buscando formas de aumentar el rendimiento, disminuir el costo del capital y el gasto laboral. Reducir el número de pasos de pulido ayuda. El CoC disminuye, el rendimiento aumenta, el costo de la mano de obra disminuye y se requieren menos equipos y mantenimiento de equipos. Hay una manera clara de llegar allí.

Vista lateral de una punta de férula y un aguijón de fibra después de la escisión por láser

Tradicionalmente, la división se realiza mediante una herramienta de escritura con punta de zafiro, rubí o carburo. Un operador cuidadoso tiene que trazar la fibra justo por encima del epóxico curado y tirar suavemente de la punta de la fibra paralela al eje de la fibra sin producir una grieta. Cuando no se hace correctamente, esta grieta resultante a menudo termina. Este operador tiene que ser una de las personas más cuidadosas y concienzudas de la fábrica, y hace el mismo trabajo repetitivo todos los turnos. Si el procedimiento de trazado produce una grieta, el conector debe cortarse y todo el proceso debe rehacerse. En cables de conexión con muchas fibras, esto crea otros problemas. Si los brotes tienen longitudes precisas, todos los extremos tendrían que rehacerse.

Después de la división, se lleva a cabo un proceso de eliminación de viruta manual para llevar el trozo de fibra al epóxico, para que no se agriete durante el paso de eliminación del epóxido. Esto lleva mucho tiempo y depende mucho del operador. La cara del extremo del conector también se puede deformar si no se realiza correctamente y no se detectará hasta la prueba. Con el corte manual, el pulido a máquina tradicional requiere de cuatro a cinco pasos con películas de lapeado de carburo de silicio, diamante y dióxido de silicio con almohadillas de goma después del desbarbado - eliminación de epóxido, formación de caras finales de geometría múltiple y la final - para reformar la geometría del conector .

Antes de que se terminen los conectores, cuando se compran, vienen con la geometría, el radio de curvatura y el vértice correctos. Con el corte manual tradicional, la cara del extremo del conector se destruye durante el paso de eliminación de epoxi y debe reformarse.

La solución

Después de pulir FF X5

Cara final de la férula después del corte con láser - vista de cara x5

Una nueva técnica de corte, usando un CO2 láser, automatiza en gran medida el proceso. El operador simplemente coloca el conector en la cuchilla láser, el láser escanea a través de la fibra y el cordón de epoxi, y escinde ambos juntos. El factor humano se elimina de las etapas de escisión y desnudez.

El corte por láser se introdujo hace unos años, pero un desarrollo reciente produce incluso más ahorros en el proceso de terminación. Los modelos de corte por láser anteriores cortaron 70 um del pedestal de la férula; el diseño más nuevo puede separarse hasta 35 um del pedestal. La consecuencia de esta mejora reduce los pasos de pulido necesarios de tres o cuatro a un solo paso, utilizando la película de pulido final.

Después de pulir FF X50

Cara final de la férula después del corte con láser - vista de cara x50

Debido a que los fabricantes de ensamblaje generalmente usan férulas pre-radiadas de 2.5 mm, y el nuevo corte por láser SSP deja un aguijón de fibra muy corto, de aproximadamente 35 um, con una capa de epoxi tan delgada como 10 um, el pulido puede completarse con solo una película final. Incluso las férulas de 1.25 mm, que normalmente no tienen un radio previo, se pueden pulir solo con la película final, ya que el diámetro pulido es relativamente pequeño. También se están realizando desarrollos con clavijas y enchufes militares y comerciales de 1.6 mm y 2.00 mm.

Este proceso da como resultado un conector con una geometría estrictamente controlada, un rendimiento muy alto, un CoC más bajo y un tiempo de trabajo más corto. Punta de lápiz Los casquillos de 1.25 mm y los casquillos de 2.5 mm con pedestales relativamente pequeños también se pueden pulir con un solo paso de pulido después del corte con láser. La película de lapeado final tiene la capacidad de eliminar la capa de epoxi residual, proporcionar el radio de curvatura (ROC) especificado y controlar la altura de la fibra (protuberancia o socavación) dentro de la especificación deseada para satisfacer las demandas del cliente.

Después de pulir FF X100

Cara final de la férula después del corte con láser - vista de cara x100

Al disminuir el número de pasos de pulido, el costo por conector disminuirá. Al confiar en el ROC entrante de los conectores y eliminar todas las grietas debidas a cortes, los rendimientos también deberían mejorar.

Nota: en un entorno de producción, puede ser necesario realizar un breve paso de pulido de carburo de silicio para eliminar el residuo de epoxi antes de la película final. Esto también ayuda a extender la vida de la película final.

Siguientes Pasos

La mayoría de las férulas de 2.5 mm utilizadas por los fabricantes de ensamblajes se procesan previamente con un ROC de 15 a 25 mm. Este ROC reduce el tiempo de pulido después del corte manual tradicional. Este rango ROC es demasiado amplio para muchos conectores terminados. La distribución ROC de las férulas entrantes es demasiado amplia para la terminación terminada necesaria. Con férulas de 1.25 mm, la situación es ligeramente diferente. Muchos fabricantes de ensambles usan férulas entrantes con pedestales planos, en lugar de pre-radios. Para aprovechar al máximo el corte por láser y minimizar el pulido tanto como sea posible, puede ser útil especificar las férrulas entrantes dentro del rango medio de la especificación del conector final y con una tolerancia más estricta.

Una relación exitosa entre dos compañías, el Centro de fibra óptica (FOC) y Sagitta Engineering Solutions Ltd., ha definido un proceso comercial de especialización y experiencia. La experiencia de Sagitta es en la fabricación y automatización de láser. FOC, por otro lado, se especializa en trabajar con casas de ensamblaje de cables mediante la consulta y el suministro de todo el equipo y suministros necesarios para componer ensambles de cables. Sin embargo, no venden conjuntos de cables. FOC y Sagitta trabajan de la mano con cada casa de ensamblaje para determinar qué cambios, si es que hay alguno, se necesitan en las piezas entrantes, así como la implementación de la tecnología.

Los expertos técnicos de FOC viajan a los sitios de fabricación, configuran el sistema láser y desarrollan el proceso más rentable mientras logran resultados técnicos óptimos. Analizan todo el proceso, desde la preparación del cable hasta las pruebas, para asegurarse de que todas las estaciones estén funcionando al más alto nivel. Una vez que tienen el proceso, el experto técnico ayuda a integrar el sistema en la línea y permanece con los operadores hasta que estén completamente cómodos usándolo. En el mundo altamente competitivo del ensamblaje de cables de fibra óptica, es importante mantenerse a la vanguardia con los mejores equipos y procesos, y las nuevas técnicas en corte por láser pueden ayudar a lograr esto.

Autores:

Didi Hachnochi, CEO de Sagitta Engineering Solutions Ltd.

Daniel (Didi) Hachnochi, CEO de Sagitta Engineering Solutions Ltd. Desde 2006. Trabaja en la industria de la fibra óptica durante más de 10 años con una gran experiencia en todos los aspectos de la producción. Trabajó previamente en la División de Control de Diagnóstico y Procesos de Materiales Aplicados (AMAT) en Israel y en la División de Pulido Mecánico Químico en California. El Sr. Hachnochi tiene una amplia experiencia en la gestión de equipos operativos y de ingeniería multidisciplinarios en entornos complejos, exigentes y competitivos. Antes de Applied Materials, el Sr. Hachnochi trabajó en Kulicke & Soffa (KLIC) como Gerente de Ingeniería de Sistemas, Neuromedical Systems Inc. & Orbot Instruments. El Sr. Hachnochi tiene una Maestría en Administración de Ciencias de la Universidad de Boston y un B.Sc. en Ingeniería Mecánica, Summa Cum Laude, del Technion Institute of Technology, en Israel.

Ben Waite, Presidente y CEO del Centro de fibra óptica

Ben Waite, presidente y director ejecutivo de Fiber Optic Center, comenzó su carrera en Fiber Optic Center (FOC) en 1995. Ben aporta su amplia experiencia en trabajo técnico de campo, estrategia comercial y gestión de ingeniería a su puesto actual. Ben aporta su conocimiento y experiencia de fabricación a las operaciones de los clientes en todo el mundo. Además de sus responsabilidades en FOC, Ben ha sido un miembro activo del Consejo de Fibra Óptica de Nueva Inglaterra durante muchos años, incluidos los puestos de la junta de NEFC como Secretario, Tesorero y Presidente. Ben se graduó de Colby College en 1996 con una licenciatura en Física, Matemáticas y Estudios de Ciencia y Tecnología.

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