Choisir le bon film pour polir les viroles en zircone
Quels facteurs affectent le choix des matériaux de film et des tailles de grain pour le polissage des ferrules de connecteur en zircone?
In Partie 1 de cette série nous avons noté que FOC propose 476 articles dans sa famille de produits de film de rodage. Cette sélection comprend une gamme de matériaux abrasifs et de granulométries. Quelles options vous conviennent le mieux?
La réponse dépend de plusieurs questions:
- que polissez-vous: viroles, capillaires, guides d'ondes, quelques autres composants?
- quel est le matériau: alumine, silice fondue, acier (alliages divers), zircone, autre?
- quel est le type de fibre et son extrémité (contact): SM ou MM? et PC, UPC, APC?
Les options de film diffèrent pour chacune de ces applications de polissage. Cet article explore les exigences et les choix de films associés aux ferrules en zircone, qui sont utilisées avec les types de connecteurs suivants: CS, FC, LC, MDC, MU, ST, SC et autres.
Les ferrules en zircone sont utilisées depuis près de 40 ans, avec les premières ferrules en céramique introduites en 1980 au Japon.[je] Depuis lors, les ferrules en zircone sont devenues l'un des éléments fondamentaux des réseaux à fibre optique. Lorsque les ferrules en céramique ont été introduites pour la première fois, certains connecteurs utilisaient de l'alumine plutôt que de la zircone. Au fil des ans, cependant, la zircone est devenue le choix dominant pour les connecteurs de télécommunications et de datacom standard incorporant des ferrules cylindriques.
Les deux principales catégories de tailles de virole sont de 1.25 et 2.5 mm de diamètre extérieur. Il existe des options pour le diamètre intérieur (taille du trou), la tolérance de diamètre extérieur (pour SM par rapport à MM), la longueur de la virole et la face d'extrémité (par exemple, pointes plates, arrondies et angulaires). Les 30 dernières années ont vu plusieurs tendances importantes dans la production de ferrules. Les quantités de production mensuelles ont augmenté de plusieurs ordres de grandeur. Les prix ont plus que décuplé. Et avec des implications pour le processus de polissage, les processus de production de ferrules se sont améliorés, ce qui se traduit par des caractéristiques géométriques et de forme d'extrémité de haute qualité constante.
Trois étapes de polissage
Le polissage a trois fonctions principales, réalisées en trois étapes:
- éliminer l'époxy résiduel, généralement avec un film de carbure de silicium à gros grains;
- façonner la pointe pour obtenir les caractéristiques géométriques correctes, généralement avec un film de diamant;
- polissage final, généralement avec un film de dioxyde de silicium, pour éliminer les rayures et obtenir la «finition» appropriée sur l'extrémité de la fibre tout en maintenant des dimensions de hauteur de fibre acceptables.
Notez que le résumé ci-dessus indique le type d'abrasif «habituellement» préféré à chaque étape. Ceci décrit la pratique courante, mais il existe plusieurs options. Certaines entreprises peuvent utiliser des alternatives en fonction de la taille spécifique ou des exigences matérielles, des préférences historiques et d'autres facteurs. Par exemple, certains fabricants d'assemblage peuvent utiliser des films de diamant pour l'élimination de l'époxy, mais ce n'est pas courant. On note également que l'étape de mise en forme (2.) peut impliquer plusieurs étapes avec deux grains ou plus, progressant de plus grossier à plus fin.
Élimination d'époxy
Cette étape est nécessaire, mais elle ne nécessite pas une grande précision. Le but est d'éliminer l'époxy et de préparer l'extrémité pour une mise en forme ultérieure, il n'est donc pas nécessaire d'utiliser un grain plus fin. Le choix du grain dépend principalement de la taille de la perle époxy. Pour les ferrules de 2.5 mm, certaines ont utilisé un grain de 30 µm, mais nous recommandons généralement des options de 16 ou 9 µm. Pour les ferrules de 1.25 mm, les options incluent 9, 5 ou 3 µm. Le carbure de silicium est généralement préféré.
Quel que soit le grain, un élément important de cette étape est le nettoyage du film pour maximiser sa durée de vie. Le film se «gomme» avec des résidus d'époxy et ne se «coupe» pas avec les utilisations suivantes. Nous recommandons l'alcool isopropylique (IPA) dans une solution d'au moins 90% d'IPA. L'eau est utilisée pendant le polissage comme lubrifiant, mais après le polissage, le film doit être nettoyé avec de l'IPA.
L'objectif est de minimiser le temps et le coût par rapport à la quantité d'époxy à éliminer. La plupart des fabricants visent à éliminer l'époxy en moins de 60 secondes de polissage, parfois aussi bas que 15 ou 20 secondes.
Façonner la virole
Pour cette étape, FOC recommande film de diamant. Le diamant étant le matériau le plus dur, il conserve son tranchant plus longtemps que les autres matériaux et peut donc être utilisé pour polir plus de pièces. Certaines ferrules, telles que les pointes plates pour connecteurs multimodes, peuvent être polies avec de l'oxyde d'aluminium, mais la plupart des entreprises d'assemblage préfèrent le diamant. Il obtient de meilleurs résultats avec des extrémités arrondies et d'autres géométries de virole. Comme pour l'élimination de l'époxy de première étape, le nettoyage du film après chaque utilisation prolongera sa durée de vie.
Une question à ce stade est de savoir combien de grains utiliser. Si la forme souhaitée peut être obtenue avec un grain de 1 µm, il serait possible de l'utiliser pour l'ensemble du processus de mise en forme. Mais cela peut prendre trop de temps, en fonction de la quantité de matériau à retirer. Par exemple, un simple grain, disons un film de diamant de 1 µm, pourrait être utilisé pour polir certaines ferrules plates de 1.25 mm, mais cette approche prendrait trop de temps pour les ferrules arrondies de 2.5 mm. La plupart des fabricants d'assembleurs utilisent deux grains pour les ferrules de 2.5 mm, généralement un grain de 5 µm, suivi d'un grain de 1 µm.
Généralement, les ferrules en zircone fournies par les fabricants de ferrules présentent d'excellentes caractéristiques géométriques. Après le clivage et l'ébavurage de la fibre, et après l'élimination de l'époxy, l'extrémité de la fibre doit être polie ou «rectifiée» à la hauteur et au profil corrects par rapport à la virole. Ce polissage peut modifier la forme de l'extrémité de la virole telle qu'elle est fournie. Une partie du but du processus de polissage est donc de remodeler la virole et d'obtenir la géométrie correcte avec la fibre à l'intérieur. Cela permet d'obtenir l'interface de bout en bout de fibre appropriée lorsque deux connecteurs sont accouplés.
Polissage final
Les grains de diamant de 1 µm utilisés à l'étape précédente laisseront des marques microscopiques (environ 1 µm de large) sur la face d'extrémité de la fibre de verre. Pour les connecteurs multimodes, cette qualité de finition peut être acceptable et un polissage supplémentaire n'est pas nécessaire. Pour les connecteurs monomodes, cependant, une étape de polissage finale est nécessaire pour éliminer ces marques de grain. Ce polissage final donne une qualité de surface de fibre optimale et aide à contrôler la hauteur de la fibre par rapport à la virole, contribuant ainsi à atteindre les performances de perte de retour et d'insertion spécifiées.
Cette étape utilise un seul film avec un abrasif au dioxyde de silicium. Ce matériau s'est avéré très efficace pour obtenir la «finition» correcte de la fibre et contrôler l'indice de réfraction de l'extrémité de la fibre. La granulométrie est caractérisée comme «submicronique» et les films sont généralement appelés «film final». Les fabricants de films traitent les détails sur les dimensions des particules abrasives comme des informations exclusives.
A ce stade, la cible du film est donc la face d'extrémité en fibre de verre. Le film final de dioxyde de silicium, avec ses particules fines et relativement molles, contribue de manière minimale à toute mise en forme ou remodelage de la virole en zircone. C'est-à-dire que la deuxième étape, se terminant généralement par un film de diamant de 1 µm, est ce qui donne à la virole en zircone la forme nécessaire pour l'assemblage final du connecteur. La troisième étape donne littéralement la «touche finale» pour des caractéristiques optiques optimales et une géométrie d'extrémité.
