Dimension：光纖端面3D檢測的重要性及解決方案

  01

  光纖端面3D檢測的重大意義

  光纖連接器是光通信中應(yīng)用廣泛的連接部件。光纖線路的連接成功取決于光纖物理連接的質(zhì)量，為了提高光纖連接和光信號傳輸效率，必須嚴(yán)格控制光纖連接器端面的幾何尺寸以減少插入損耗和回波損耗，如果端面幾何尺寸沒有嚴(yán)格的控制，或幾何尺寸不能達(dá)到要求，將面臨系統(tǒng)連接失敗的巨大風(fēng)險，也就談不上網(wǎng)絡(luò)的長久可靠連接。

  另外，3D檢測，不僅是對高標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器端面檢測的必要步驟，更是對器件本身的設(shè)計和生產(chǎn)制造具有重要的指導(dǎo)意義和參考價值，連接器端面質(zhì)量與其設(shè)計制造工藝密不可分，因此，我們可以根據(jù)3D檢測結(jié)果對工藝進(jìn)行改進(jìn)和完善：

  ① 如果插芯曲率半徑偏大，那么可能是研磨墊太硬；如果曲率半徑偏小，可能是研磨墊偏軟。因此，可以通過調(diào)整研磨墊的硬度改善曲率半徑。

  ② 如果偏芯量較大，一般情況下可能是插芯的曲率半徑偏大引起的，另一方面原因可能是沒有完全去膠，端面上殘留部分膠水而使得端面不平，在進(jìn)行研磨時，產(chǎn)生角度偏移，造成偏芯。

  ③ 光纖凹陷，可能是拋光時間過長，可適當(dāng)減少拋光時間，反之，可以適當(dāng)延長拋光時間。

  02

  光纖端面3D參數(shù)指標(biāo)

  根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，一般對PC型連接器規(guī)定了三個技術(shù)參數(shù)：曲率半徑、頂點偏移和光纖高度。

  ① 曲率半徑R（Radius of Curvature）：描述插芯軸線到端面的半徑。也可以描述為：插芯端面曲線的半徑，連接器通過彈簧的壓力來達(dá)到光纖端面的緊貼, 曲率半徑是控制壓縮力來保持光纖中心匹配力。曲率半徑的不合格將增大或減小光纖的壓強，在時效作用下最終會導(dǎo)致光纖中心匹配的間距，甚至損害光纖端面。

  ② 光纖高度H（Fiber Height）：光纖高度是光纖端面到插芯端面的距離。光纖高度這個指標(biāo)是用來衡量光纖與光纖的接觸，材料膨脹或縮短，光纖凹陷會形成光纖接觸間的空氣間隔，改變插入和回波損耗。光纖高度會增大光纖間的壓力，從而損壞光纖,或則將壓力傳遞到固定光纖的環(huán)氧樹脂，從而破壞光纖的固定，影響性能的穩(wěn)定。高質(zhì)量的光纖連接器是必須通過3D測試才可以的。

  ③ 頂點偏移L（Apex offset）：頂點偏移是插芯端面曲線的最高點到光纖纖芯的軸線距離。頂點偏移將增加光纖的有效偶合區(qū)，從而增加插入損耗和回波損耗。

  對APC型端面，除了上述3個參數(shù)外，還有2個參數(shù)需要測出：④ APC角度（APC Angle，一般以8度為標(biāo)準(zhǔn)）和⑤ 定位鍵角度（Key Error）。

  另外，對多芯MTP/MPO光纖連接器測量光纖表面⑥纖芯凹陷（Core Dip）有著重要意義。由于光纖的纖芯相對于包層材質(zhì)較軟，因此在研磨過程中更容易被切削，從而形成纖芯(相對于包層)的凹陷，稱之為“Core Dip”。

  光纖纖芯的內(nèi)凹陷會造成MTP/MPO產(chǎn)品端接時，光纖之間形成“Air Gap空隙間隙”，從而直接(主要)影響到系統(tǒng)“Return Loss回波損耗”指標(biāo)。Core Dip指標(biāo)與Return Loss回波損耗的對應(yīng)關(guān)系如下表所示，其中Core Dip指標(biāo)正數(shù)表示“凹陷”，負(fù)數(shù)表示“凸出”，Return Loss定義為相同規(guī)格的MTP/MPO產(chǎn)品對接測試，而不是對直接對空氣的反射。

  03

  MT Pro單多芯一體式3D檢測解決方案

  維度科技在光纖端面3D檢測領(lǐng)域，是開創(chuàng)者，也是引領(lǐng)者，已形成系列化產(chǎn)品，包括MT Pro單多芯一體干涉儀、FUTURE自動光纖端面5D干涉儀、SANA2、BINNA2自動光纖端面干涉儀、SANA MINI光纖端面干涉儀系列產(chǎn)品，能滿足客戶各種檢測需求。

  MT Pro單多芯一體干涉儀，針對多芯連接器測量設(shè)計了新的光學(xué)系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確的還原光纖連接器端面細(xì)節(jié)及形貌。實現(xiàn)了一鍵全自動的測試流程，自動對焦、自動掃描、自動分析、自動計算等，在數(shù)秒內(nèi)完成測量及報告存儲。全新設(shè)計的硬件結(jié)構(gòu)提供了無與倫比的抗震能力和超長的夾具壽命，支持單芯、多芯（2～72芯）檢測，使其成為目前光纖連接器端面3D檢測的最理想的解決方案。

  ①  測量結(jié)果準(zhǔn)確

  MT Pro使用了精度達(dá)0.1nm的激光干涉儀對系統(tǒng)進(jìn)行了準(zhǔn)確的標(biāo)定。確保了 MTP/MPO 測量的ROC、Fiber height和Coredip等參數(shù)準(zhǔn)確性和一致性。

  ②  -1000～1000nm光纖新高度

  MT Pro自動檢測干涉儀采用全新光路設(shè)計，光纖高度測量范圍高達(dá) -1000~1000nm，適合各種復(fù)雜工況的使用。

  ③  圖像分辨率高達(dá)1.5um

  MT Pro 針對多芯連接器測量設(shè)計了新的光學(xué)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確還原光纖連接器端面細(xì)節(jié)及形貌。保證后續(xù)計算得到準(zhǔn)確結(jié)果。

  ④ 數(shù)據(jù)重復(fù)性好

  以下是同一個連接器連續(xù)測量10次的結(jié)果，重復(fù)性很好。

  ⑤  一鍵、全自動、快速測試

  MT Pro一鍵式全自動的測試流程，只需一次點擊鼠標(biāo)即可自動對焦、自 動掃描、自動分析、自動計算，數(shù)秒內(nèi)完成測量及報告存儲。

  MT Pro的軟硬件設(shè)計極大的提高了測試的速度，12芯MT連接器的測試5秒鐘內(nèi)完成，單芯產(chǎn)品檢測0.5s內(nèi)完成。

  ⑥ 自動對焦

  MT Pro 在每次測量時都啟動了自動對焦保證從最佳位置開始面型掃描，從而能夠最大范圍還原出各種連接器的表面形貌，即使端面形狀不是很理想的連接器也能夠被準(zhǔn)確測量。自動對焦功能大大簡化了測量操作，特別是APC 連接器。

  ⑦ 簡潔的軟件界面和卓越的3D還原能力

  MT Pro干涉儀測量軟件界面采用簡潔的模塊化顯示，直觀便于 操作。實時圖像清晰，3D 還原圖，表面粗糙度圖、剖線圖，及各個參數(shù)測量結(jié)果同相關(guān)信息一目了然。測試操作和設(shè)置簡單易行，單多芯測量一鍵切換。

  細(xì)節(jié)還原清晰準(zhǔn)確，能直觀看到光纖端面研磨狀況，幫助工程師對研磨工藝作出改進(jìn)。

  ⑧ 獨特MT Ferrule 外框定位測量夾具

  維度科技外框定位測量技術(shù)擁有技術(shù)專利，優(yōu)點顯著：

  ●  外框定位 MT Ferrule可用于 MT4，MT8， MT12 ,

  MT16 ， MT24，MT32 ，MT48 ，MT72全系列 ferrule 測量無需更換夾具。

  ●  保證了Ferrule角度測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

  ●  長壽命不易損傷。

  ●  避免了對被測件PIN孔的損壞。

  ●  有助于分析研磨夾具角度的準(zhǔn)確性。

  視場 4.3X3.3mm可測量單排16芯連接器。

足夠大的視場能夠測量MT16

夾具類型

  ⑨ 0~8°夾具角度快速調(diào)節(jié)，無需更換夾具

  MT Pro的獨特夾具平臺設(shè)計 , 能夠快速實現(xiàn)0~8°的寬廣角度調(diào)節(jié)，無需更換夾具再次校準(zhǔn)，能夠保證更高的重復(fù)性和再現(xiàn)性，可檢測全類型的多芯PC和APC 產(chǎn)品。

PC、APC測量模式切換快速簡便

  ⑩ 參數(shù)性能

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  備注：參考文獻(xiàn)，翁良、楊健《光纖連接器端面3D檢測研究》。