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用廣泛的連接部件。光纖線(xiàn)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(méi)有嚴格的控制，或幾何尺寸不能達到要求，將面臨系統連接失敗的巨大風(fēng)險，也就談不上網(wǎng)絡(luò )的長(cháng)久可靠連接。

  另外，3D檢測，不僅是對高標準光纖連接器端面檢測的必要步驟，更是對器件本身的設計和生產(chǎn)制造具有重要的指導意義和參考價(jià)值，連接器端面質(zhì)量與其設計制造工藝密不可分，因此，我們可以根據3D檢測結果對工藝進(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(guò)調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(méi)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(shí)，產(chǎn)生角度偏移，造成偏芯。

  ③ 光纖凹陷，可能是拋光時(shí)間過(guò)長(cháng)，可適當減少拋光時(shí)間，反之，可以適當延長(cháng)拋光時(shí)間。

  02

  光纖端面3D參數指標

  根據IEC標準，一般對PC型連接器規定了三個(gè)技術(shù)參數：曲率半徑、頂點(diǎn)偏移和光纖高度。

  ① 曲率半徑R（Radius of Curvature）：描述插芯軸線(xiàn)到端面的半徑。也可以描述為：插芯端面曲線(xiàn)的半徑，連接器通過(guò)彈簧的壓力來(lái)達到光纖端面的緊貼, 曲率半徑是控制壓縮力來(lái)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(shí)效作用下最終會(huì )導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(gè)指標是用來(lái)衡量光纖與光纖的接觸，材料膨脹或縮短，光纖凹陷會(huì )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(huì )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(shù)脂，從而破壞光纖的固定，影響性能的穩定。高質(zhì)量的光纖連接器是必須通過(guò)3D測試才可以的。

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

  對APC型端面，除了上述3個(gè)參數外，還有2個(gè)參數需要測出：④ APC角度（APC Angle，一般以8度為標準）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(zhù)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(guò)程中更容易被切削，從而形成纖芯(相對于包層)的凹陷，稱(chēng)之為“Core Dip”。

  光纖纖芯的內凹陷會(huì )造成MTP/MPO產(chǎn)品端接時(shí)，光纖之間形成“Air Gap空隙間隙”，從而直接(主要)影響到系統“Return Loss回波損耗”指標。Core Dip指標與Return Loss回波損耗的對應關(guān)系如下表所示，其中Core Dip指標正數表示“凹陷”，負數表示“凸出”，Return Loss定義為相同規格的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(kāi)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(dòng)光纖端面5D干涉儀、SANA2、BINNA2自動(dòng)光纖端面干涉儀、SANA MINI光纖端面干涉儀系列產(chǎn)品，能滿(mǎn)足客戶(hù)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計了新的光學(xué)系統，能夠準確的還原光纖連接器端面細節及形貌。實(shí)現了一鍵全自動(dòng)的測試流程，自動(dòng)對焦、自動(dòng)掃描、自動(dòng)分析、自動(dòng)計算等，在數秒內完成測量及報告存儲。全新設計的硬件結構提供了無(wú)與倫比的抗震能力和超長(cháng)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  測量結果準確

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

  ②  -1000～1000nm光纖新高度

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

  ③  圖像分辨率高達1.5um

  MT Pro 針對多芯連接器測量設計了新的光學(xué)系統能夠準確還原光纖連接器端面細節及形貌。保證后續計算得到準確結果。

  ④ 數據重復性好

  以下是同一個(gè)連接器連續測量10次的結果，重復性很好。

  ⑤  一鍵、全自動(dòng)、快速測試

  MT Pro一鍵式全自動(dòng)的測試流程，只需一次點(diǎn)擊鼠標即可自動(dòng)對焦、自 動(dòng)掃描、自動(dòng)分析、自動(dòng)計算，數秒內完成測量及報告存儲。

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

  ⑥ 自動(dòng)對焦

  MT Pro 在每次測量時(shí)都啟動(dòng)了自動(dòng)對焦保證從最佳位置開(kāi)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(dòng)對焦功能大大簡(jiǎn)化了測量操作，特別是APC 連接器。

  ⑦ 簡(jiǎn)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(jiǎn)潔的模塊化顯示，直觀(guān)便于 操作。實(shí)時(shí)圖像清晰，3D 還原圖，表面粗糙度圖、剖線(xiàn)圖，及各個(gè)參數測量結果同相關(guān)信息一目了然。測試操作和設置簡(jiǎn)單易行，單多芯測量一鍵切換。

  細節還原清晰準確，能直觀(guān)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(zhuān)利，優(yōu)點(diǎn)顯著(zhù)：

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

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

  ●  保證了Ferrule角度測量的準確性和重復性。

  ●  長(cháng)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(chǎng) 4.3X3.3mm可測量單排16芯連接器。

足夠大的視場(chǎng)能夠測量MT16

夾具類(lèi)型

  ⑨ 0~8°夾具角度快速調節，無(wú)需更換夾具

  MT Pro的獨特夾具平臺設計 , 能夠快速實(shí)現0~8°的寬廣角度調節，無(wú)需更換夾具再次校準，能夠保證更高的重復性和再現性，可檢測全類(lèi)型的多芯PC和APC 產(chǎn)品。

PC、APC測量模式切換快速簡(jiǎn)便

  ⑩ 參數性能

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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》。