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格的控制，或幾何尺寸不能達到要求，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)果對工藝進行改進和完善：

  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，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）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)，能夠準確的還原光纖連接器端面細節(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)果準確

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

  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 -1000~1000nm，適合各種復(fù)雜工況的使用。

  ③  圖像分辨率高達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)能夠準確還原光纖連接器端面細節(jié)及形貌。保證后續(xù)計算得到準確結(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。

  細節(jié)還原清晰準確，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。

  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，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，翁良、楊健《光纖連接器端面3D檢測研究》。