ВОКС_2013 / Лекция 14
.doc14. Полировка поверхностей наконечников оптических коннекторов
Оптические потери и величина обратного отражения зависят от качества полировки наконечников оптических соединителей. Оптические световоды вклеиваются в капилляр наконечника коннектора, после – производится полировка поверхности. Целью полировки наконечника коннектора является создание заданной формы поверхности и минимизация рассеяния, обусловленного рассеянием на шероховатости и подповерхностном слое световода. Под шлифовкой (или «шлифованием») обычно понимают предварительную обработку поверхности, а под полировкой – окончательную. Сущность процесса шлифования заключается в истирании обрабатываемой детали (поверхности) с помощью гранул абразивного материала с высокой прочностью. Наиболее распространенные абразивные материалы: карбид кремния, корунд, алмаз. Различают шлифовку: свободным абразивом и связанным абразивом. В первом случае используется смесь воды и абразивного порошка, а истираемая поверхность прижимается и перемещается относительно подложки (называемой «шлифовальником»). Обычно для шлифования свободным абразивом используется вращающейся диск, называемой планшайбой. Связанный абразив представляет собой поверхность какого-либо материала (гибкого или твердого) с закрепленными на нем зернами абразива.
В процессе шлифовки формируется рельеф шероховатой поверхности. Для объективной количественной оценки параметров шероховатости рекомендуется использовать ГОСТ 2789-73. В ГОСТе, в частности, введены следующие параметры:
- среднеарифметическое отклонение точек
профиля от среднего значения,
- высота шероховатости по десяти точкам.
Обозначения
и
введены и определены указанным ГОСТом:
или 
(14.1)
(14.2)
где
- функция профиля шероховатой поверхности
с нулевым средним значением (
),
- количество измерений,
- высота
-ого
наибольшего выступа,
- глубина
-ой
наибольшей впадины. В ГОСТ 2789-73 допускается
также определение
в виде:
(14.3)
Ранее, до 1973 г., использовались классы
шероховатости, которых было 14. Самый
грубый – 1 класс, соответствовал
80…40 мкм, а самый «тонкий» - 14 классу,
соответствовавшему
0,01..0,008 мкм.
При шлифовании поверхностей хрупких
материалов, в частности, стекла, в толщине
материала возникают микротрещины,
которые распространяются на глубину
и более. Поэтому шлифовку обычно
производят, последовательно уменьшая
размер зерна абразива. Если микротрещиновый
слой сошлифован недостаточно, то эффект
подповерхностного рассеяния может
стать фактором, определяющим величину
обратного отражения после окончательной
полировки поверхности. Любая оптическая
неоднородность, в частности шероховатость
поверхности, приводит к рассеянию
излучения, соответственно – к
дополнительным оптическим потерям и
увеличению обратного отражения (если
величина обратного отражения при
стыковке световодов в коннекторе
существенно меньше величины Френелевского
отражения). Торцы волоконных световодов
полируют до величин
0,01..0,005 мкм.
Необходимо отметить еще одну технологическую особенность. Глубина сошлифовования материалов с различной твердостью также различна. Поэтому, если наконечник изготовлен из материала с меньшей твердостью, чем кварцевое стекло, например из стали, то при длительной шлифовке оптическое волокно начинает выступать над поверхностью наконечника. Как в первом, так и во втором случае, возможно превышение предельно допустимых значений заглубления (или возвышения) ОВ относительно поверхности наконечника (См. п. 15). Поэтому в настоящее время наконечники коннекторов изготавливают из керамики, твердость которой близка к твердости кварцевого стекла, а также оптимизируют время шлифования и полировки.
Технические требования к форме поверхности наконечников коннекторов рассмотрены ниже.