光纤连接器研磨工艺实验研究
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摘 要：光纤连接器是构成光纤通信系统常用的光无源器件，其端面质量直接影响光纤连接器的性能。该文主要通过光纤连接器的研磨实验，进行粗磨、中磨和细磨操作，经多闪实验比较研磨后的端面质量，总结实验要点。
关键词：光纤连接器 研磨 损耗
中图分类号：TG580.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0032-02
光纤连接器是构成光纤通信系统的使用量最多的光无源器件[1]。连接器的使用，使光通道间的连接成为可拆卸，为光纤提供了测试口，方便了光纤通信系统的维护[2]。连接器制作完成后的端面质量例如划痕、凹凸不平、光洁度差将会影响回波损耗和插入损耗，主要影响回波损耗，端面质量主要和制作连接器时的研磨步骤有关，本文通过实验研究总结出研磨工艺的要点。
1 粗磨工艺
选用正常去胶的插芯进行粗磨，或者不把插芯从研磨夹具上取下而直接进行粗磨操作。取出9 μm砂纸（蓝色），将砂纸放在超声波清洗机中清洗，取出后在两面用无尘纸吸干水分，用纯净水清洗橡胶片，把9 μm砂纸贴在橡胶片上，砂纸光滑的一面和橡胶片贴合，用圆筒碾压橡胶片和砂纸，挤压出砂纸和橡胶片之间的气泡。将橡胶片平放在四角加压式研磨机的研磨盘上，在砂纸表面喷洒纯净水，用无尘纸擦洗砂纸表面，擦干后再喷洒适量纯净水。确认插芯在夹具上固定好后将夹具放置在研磨机上，确认插芯端面和粗磨砂纸接触正常。设置研磨机参数，包括研磨机的公转速度，研磨时间，研磨压力等。开启研磨机，待研磨机正常运转数秒后合上四个角卡，对夹具进行固定和加压，转动角卡时要采用对角同时转动，以保持夹具受力平衡。研磨完成后，关闭研磨机，打开四个角卡，取下夹具，擦干夹具另一面的水，用纯净水清洗夹具表面露出的插芯端面，清洗完成后用无尘纸轻轻擦拭。擦干砂纸表面残留的水，清洗砂纸表面，取下橡胶片，妥善保管，用于下次操作，如果砂纸已到使用寿命或者出现划痕，更换砂纸。
操作要点有：两次清洗砂纸，防止砂纸表面的杂质对光纤端面造成较深的划痕；去除砂纸和橡胶片的气泡，大小不同的气泡都会影响研磨平面的平整度，造成不同程度的研磨缺陷；转动角卡采用对角同时加压，夹具受力不均时会造成插芯端面和砂纸接触程度有差异，有的插芯接触，有的不接触，也会形成研磨缺陷。研磨时间、压力、研磨机运转速度的设置，研磨机参数在合适的范围内可以保证较高的研磨成功率和较好的研磨效果。
本实验在进行粗磨操作时，采用原始研磨压力，研磨机转速设置为70 r/min，研磨时间是180 s。正确操作后，研磨交过较好的光纤端面如图1所示。
2 中磨工艺
与粗磨操作相类似，取用粗磨效果好的陶瓷插芯和纤芯或者原粗磨完成后的完整夹具。取出3μm砂纸（粉红色），将砂纸置于超声波清洗机中清洗，清洗完成后砂纸两面用无尘纸吸干水分，用纯净水清洗橡胶片，然后将砂纸贴在橡胶片上，砂纸光滑的一面和橡胶片贴合，用圆筒碾压砂纸和橡胶片，去除其中的气泡，往返碾压，交错碾压，碾压时注意不能划伤砂纸。将贴好砂纸的橡胶片平放在研磨机上，喷洒纯净水，用无尘纸擦洗砂纸，然后加适量的纯净水作为研磨液。检查夹具上的陶瓷插芯是否已固定，确认固定后将夹具平放在研磨机上，确认陶瓷插芯端面和砂纸正常接触后，调整研磨机运行参数，包括研磨机转速、研磨压力、研磨时间等。打开研磨机，待研磨机稳定运转数秒后，合上四个角卡，相对的两个角卡同时合上，固定夹具，给夹具施压。研磨时间到后，关闭研磨机，打开四个角卡，取下夹具，擦干夹具另一表面的水，用纯净水清洗A具表面的插芯端面，用无尘纸轻轻擦拭；擦干砂纸上残留的水，清洗砂纸表面，取下橡胶片，妥善放置，用于下一次操作，如果砂纸表面出现划痕或者已到使用寿命，就立即更换砂纸。
操作要点有：两次清洗砂纸，砂纸表面由于放置的环境时间等因素，表面会有尘埃等杂质，这些咋会都会影响端面的研磨效果，清洗砂纸有助于清除表面杂质；对于已用过的砂纸，砂纸表面易粘附研磨的陶瓷颗粒，纤芯颗粒和磨损的金刚砂粒，清洗表面有助于去除这些硬颗粒，保证端面研磨平整；去除砂纸和橡胶片之间的气泡，砂纸研磨区的气泡会使得研磨面不平，造成端面的研磨缺陷；闭合角卡时要对角同时闭合，保证插芯平面和砂纸正常接触，受力均衡；研磨机转速、研磨时间、研磨压力设置在适当的范围内，取得较好的研磨效果；注意观察砂纸表面，如果出现划痕，就要更换砂纸。划痕的形成原因有：贴砂纸时指甲和饰物划伤、去除气泡时圆筒摩擦划伤、陶瓷插芯露出的纤芯划伤、夹具的棱角碰撞或者划伤等；砂纸使用得接近使用寿命，表面无划痕等，可延长研磨时间以取得较好的研磨效果。
3 细磨工艺
取用中磨产品中研磨交过好的插针或者原中磨完成后的整盘夹具上的插针。取出1 μm砂纸（浅紫色），放在超声波震荡清洗机中清洗，拿出后放在两张无尘纸之间，吸干表面水分，用纯净水喷雾清洗橡胶垫，去除橡胶片表面的絮状颗粒状杂质；把砂纸贴在橡胶垫上，砂纸光滑的一面和橡胶片贴合，用圆筒往返碾压、交错碾压，务必排除砂纸和橡胶垫之间的气泡和水，碾压时不能造成砂纸的任何划痕。清洁研磨机的研磨台（检查是否有蓝斯拉夫线，断裂的光纤或纤芯，光纤涂覆层、包层杂质），将贴有砂纸的橡胶垫平放在研磨台上，喷洒纯净水，用无尘纸擦洗砂纸表面，加入适量纯净水。检查夹具上的插针是否完全固定，将夹具平放在研磨机上，确认插针端面与砂纸正常接触。设置研磨时间、研磨压力、研磨转速等参数，打开研磨机，待研磨机稳定晕住数秒后合上角卡，相对的两个角卡同时合上，用于固定夹具，给夹具施加研磨压力。研磨时间到后，关闭研磨机，打开四个角卡，取下夹具，擦干夹具另一表面的水，用纯净水清洗夹具表面的插芯端面，用无尘纸轻轻拍打；擦干砂纸表面残留的水，清洗砂纸表面，取下橡胶片，妥善放置，用于下一次操作，如果砂纸表面出现划痕或者已到使用寿命，就立即更换砂纸。
实验操作要点：两次的砂纸清洗。砂纸粒度为1μm，任何尘埃丝絮等杂质的粒度都可和砂粒相比拟甚至大于砂粒粒度，这些杂质都会在光纤端面形成难以修复的划痕；去除砂纸和橡胶垫之间的气泡。气泡会造成砂纸表面凹凸不平，使得光纤端面研磨受力不均匀，形成研磨缺陷；合上角卡时要对角同时闭合，保持研磨夹具受力平衡；研磨时间、研磨压力、研磨机转速要设置合理，取得好的研磨效果；注意检查砂纸是否便面出现划痕，是否已到使用寿命，如果此类现象发生，就必须更换砂纸。砂纸上任何可见的划痕都会对光纤端面造成研磨缺陷；接近使用寿命的砂纸，如需继续使用，可采取延长研磨时间或者增大研磨压力的办法来获得好的研磨效果。
参考文献
[1] 何兴道.光纤连接器的制作工艺研究[D].南昌：南昌航空大学，2007.
[2] 马声全.高速光纤通信ITU-T规范与系统设计[M].北京：北京邮电大学出版社，2002：8-30.