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研磨是连接头组装工艺中最重要的一部分。研磨主要是对插芯端面3D参数的调整，以及端面的处理。 3D参数会影响连接头的对接性能，比如对接是否精确，接触是否紧密等；从而对光学特性造成一定的影响，主要是影响其插损和回损。 端面好坏也会影响连接头的光学特性以及使用寿命。 研磨是影响连接头插损的因素之一；但是对连接头的回损，研磨是起着决定性的作用。 研磨首先需要了解的常识： 研磨机： 中心加压式研磨机：从研磨盘的中心施加的压力，如光红的EZ-312。 最大的优点是： 压力可以调节，即可以调节压力来调整3D参数，又可以通过更换研磨垫的硬度来调整3D参数，其对3D参数的调整有更多的选择，所以可减少研磨垫种类的需求。 缺点是： 1、装盘难，对插芯装盘的一致性要求比较高，否则将会对研磨产生不理想的效果。比如：没拧紧会造成研磨不充分；插芯装歪会造成顶点偏移，严重者影响附近的几个甚至整盘的插芯顶偏状况。研磨时插芯装盘需要严格对称，不能一边多，一边少。 2、研磨程序难于控制，研磨程序受限于插芯的数量。满盘研磨才可以得到较好的效果。 3、返修难，如在新的一盘加入一部分返修的插芯，其往往效果不理想，或者是全盘（拆卸过的）返修，返修工序要从前几道工序开始。因插芯拆卸过以及装盘时，插芯难免会出现长度不一致的现象，所以只能依靠前几道工序将插芯的长度研磨成一致，才可以得到良好的返修效果，但会对插损产生不理想的效果。 四角加压式研磨机：从研磨机的四角施加压力，如精工技研的SFP-550。 其优点是： 1、研磨程序比较稳定，研磨盘的设计是采用IPC(独立的抛光）控制。理论上可以研磨数量从一至其最大孔位。因其每个孔位是独立的，不影响周边孔位的插芯。实际上当数量上少的话，研磨时间应相对减少。 2、装盘容易，可避免因装盘而出现插芯长短不一致的现象。装歪的现象也可以容易的检查出来。 3、返修容易，其返修一般可以从后几道工序返修（主要针对端面有不太严重的缺陷黑点、划痕等） 缺点是： 压力不可调节，完全依赖于研磨垫的硬度跟研磨时间的长短来调节插芯的3D参数。 总体而言，四角加压研磨机比中心加压研磨机更稳定，操作上更为简单。 研磨垫： 1、橡胶垫，其高度跟硬度对插芯端面的3D参数有着重要的影响。精工技研的研磨垫型号：PR5X-500(高度）-80（肖氏硬度）指厚度为5mm，硬度为80。常用的有高度为5mm，硬度是60、70、80、90等。另外还有高度为4.8mm，硬度为80。 2、玻璃垫，主要运用在研磨8度角的插芯，即APC类型插芯。 研磨片：研磨片上的砂粒材质：SIC、金刚石、SiO2等。 以下是精工技研的研磨片不同型号的砂粒材质： GA5D-30u研磨片：SIC材质，脆而锋利，摩氏硬度约为8，寿命2次。 GR5D-9u研磨片：金刚石材质，摩氏硬度一般为10，寿命20次 DR5D-5u研磨片：金刚石材质，摩氏硬度一般为10，寿命20次 DI5D-1.5u研磨片：金刚石材质，摩氏硬度一般为10，寿命20次 NTT FOS-01抛光片：SiO2材质，摩氏硬度一般为7，寿命2次 研磨片上的砂粒大小： 30um、9um、5um、3um、1.5um、1um、0.5um、0.2um等。 （PS:如小刀其摩氏硬度约为5.5，铜币约为3.5至4，指甲约为2至3，玻璃硬度为6,10级摩氏硬度是9级的150倍，是7级的摩氏硬度1000倍。） 研磨液： PL-50：精工技研的研磨液，减小研磨的切削力，增加研磨片的使用寿命。主要配合钻石材质的研磨片使用。 蒸馏水：最后的抛光用，不可以用一般的自来水，因一般的自来水内含有杂质会对光纤端面产生不理想的影响。 酒精+蒸馏水：作用与蒸馏水相同。可减少黑点、胶圈等不良想象，提升良率。但会降低其本身的使用寿命，对光纤高度影响比较大。 干涉仪： DORC ZX-1、NORLAND AC3000/CC600等，主要是测试插芯端面的3D参数。原理是利用牛顿环干涉原理对插芯端面的3D状况进行检测。 主要是起检测作用，对研磨后的插芯的3D参数进行判断。每隔固定时间需要进行校正，校正判断标准以顶点偏移AO在0。、90。、180。、270。四个方向的最大跟最小值差值大小进行判断（△≦4um)。 校正仪器对插芯端面的曲率半径跟光纤高度一般是不起作用的，所以若曲率半径和光纤高度一般只有仪器本身的重复性带来的测试误差，而顶点偏移则还会在校正中带来一定的误差。另需注意的是，插芯端面跟柱面在测试之前需要擦拭干净，以免带来测试误差。 插芯： 材质一般为：氧化铝/氧化锆（PSZ)摩氏硬度一般约为7.5 陶瓷插芯的材料一般氧化铝强度低、粒度大，碰到坚硬表面时易碎裂。 氧化锆:硬度小、颗粒小，易于进行研磨抛光（插芯常用此种材料）。另外上述的插芯也可能会参杂铁，以达到增加插芯的耐磨性效果。钢铁、橡胶，这些材质的插芯运用较少。 插芯的分类： 以直径大小分：Φ2.5mm,Φ1.25mm。 类型：常见的有UPC(Ultra Physical Contact,超级平面物理接触），APC(Angle Physical Contact,带角度的物理接触-通常是8度角）。 插芯端面: SC类型的插芯端面直径为1.92mm。 LC的端面直径有0.9mm、0.6mm(IEC标准）两种。 MU的端面直径为0.53mm(NTT标准）、0.6mm（IEC标准）。 APC(锥形）端面直径为1.0mm，其倒角和PC型一样都是30。，只是其倒角变长比较长。 APC（台阶）的端面直径为1.4mm。 了解了端面的大小对调节新的插芯研磨程序有很大的帮助。如LC型插芯端面为0.9mm与0.6的研磨程式差异很大。在SFP-550研磨机，端面0.9mm的研磨效果较好，因0.6mm的端面小，造成研磨时曲率半径过小，只能选用比较硬的研磨垫与之搭配研磨，带来的后果是3D的参数比端面为0.9mm的差。 3D参数解析： 1.ROC曲率半径R(PC:7～25mm/APC:5～12mm):端面圆弧的半径 曲率半径不可以太大(曲率半径最大的情况就是无限大，也就成了平面，严重影响回损）；也不可以太小，太小了就容易出现因为同心度不好导致对接出现气隙，影响对接性能。 厂内的规格UPC选择的是10～25mm，IEC采用的是此标准。GR-326-CORE采用的则为7～25mm。APC的选择是5～12mm。 2.Apex Offset顶点偏移（AO≤50um):最高点位置偏离光纤中心轴线的距离。 两个顶点偏移大的接头对接，直接接触的肯定是最高点，而光纤中心因为没有直接接触而导致了气隙，容易出现干涉等现象，影响对接特性。 Apex Offset(顶点偏移） 计算公式：Apex Offset=R*△ 其中R为曲率半径，△为偏移角度（注：因△很小，所以sin△≈△，上述公式省略了sin)。一般△设置为≦0.2。 3.Fiber Undercut Protrusion光纤高度：光纤突出或者缩进插芯的量 在GR-326-CORE中光纤高度的要求如上图，在曲率半径为7～10mm时的光纤高度为-125～+50nm。而曲率半径为10～25mm区域为：-0.02R3+1.3R2-31R+325～+50nm。 4.APC抛光角度 一般的规格为8。±0.3。 Apexoffset≈R*sin(8)*δ 其中R为端面的曲率半径，δ为定位插销方位误差角。 插芯端面区域定义（参考GR-326-CORE): 区域定义：D=250um,E=140um,F=50um。 D区内的是插芯对接区域，D以外区域是不需要监控的，因其不影响对接特性。所以D区域要不是有很严重的缺陷便可以接受，毕竟它不直接影响光学特性。 E区域不需要测试。因这个区域不影响对接性能，也不影响通光性能。 F区域是重点的区域，因其顶点偏移就是在个区域。只有50um的范围区域。光纤端面的情况是要求最严格的，不允许有任何缺陷。 （这是对SM光纤而言的，因单模的纤芯只有大概10mm。若对MM光纤，比如50/125或者62.5/125则F区域至少应该取100um。）厂内定义的F区域至少120um。在400倍的端检仪下不允许有任何缺陷，此定义比326的要求高很多。 研磨的规律： 1.加研磨压力和使用较软的研磨垫，会得到较小的球面曲率半径R 对研磨垫施加的压力越大，其形变也就越大，其形变的曲率半径就越小，从而在研磨时就会得到较小的曲率半径。 同样的在压力不变的情况下，垫子越软，形变就越大，同样可以得到较小的曲率半径。 2.高的研磨机稳定性和使用较软的研磨垫，可以减小球面顶点偏移AO 提高研磨机的稳定性可以减少插芯的晃动幅度，从而减少顶点偏移。这里更确定的讲应该是减少顶点的偏移角度。 较软的研磨垫除了可以减少插芯的晃动幅度，减少顶点的偏移角度，还可以减少曲率半径，控制顶偏的两个因素，从而达到减小顶点偏移的目的。所以研磨垫的硬度对顶点偏移影响很大。 3.降低研磨机转速和使用较小的研磨颗粒，可以减少光纤内缩/突出量 降低研磨机转速可以减小光纤高度，原因不详。以上研磨机都可以调节转速，但是未曾使用过，实际效果不详。 越小的研磨砂粒，可以研磨出越光滑跟平整的光纤端面，从而可以减小光纤高度。另外随着抛光片的使用次数增加，光纤高度会往负漂移，即不断往内缩。（抛光片有FOS-01和ADS等。光纤高度对FOS-01抛光片使用寿命限制更为显著。以LC为例，FOS-01使用寿命只有2次，之后其光纤高度一般都会在-50nm以下。而ADS则可使用10次以上，光纤高度的变化量不大。） 4.研磨时间对3D的影响： 若研磨时间长了，因插芯会变短，则其研磨垫受到的压力相应减小；而插芯端面还会变大（除Step APC外）。则插芯曲率半径会变大，而且顶偏也会变大。 若研磨时间短了，会造成研磨不充分，对光纤的端面会造成不良的影响。比如黑块、划痕、胶圈等端面不良现象。所以在研磨时间上需要选择一个合适的量。在同时满足3D数值与端面的情况下尽量减少时间，以便提升效率。 5.研磨片对研磨的影响： 粒大小不均：如果研磨片上的砂粒大小不均匀，即有些砂粒较凸出，这种情况会很容易造成光纤端面划痕。 切削速度不一致：如果研磨片设计有问题，使研磨后的剩余物不能清除而把砂面的空隙填满，这种情况容易造成同一盘的端面切削速度不平均，同样出现划痕。 研磨片寿命不稳定：若有以上的品质问题，会造成每片砂纸的可使用次数不一致，会对研磨程式的操控上造成一定的困难。 研磨片本身的厚度是否均匀同样会影响最终的研磨效果。 6.研磨角度误差和定位插销方位误差 对偏心值影响非常之大，提高定位插销和研磨夹具卡槽的方位精度可以减小偏心。 以上几条是研磨重要规律，特别是前面3条规律尤为重要。是研磨必须要掌握的规律。 研磨程式： 对SFP-550研磨机而言，压力是固定的，所以以下的研磨程式是没涉及到压力调节的。以LC连接头的研磨程式了解每道工序的一般作用: LC/UPC插芯端面0.9mm 研磨片选用30um(GA5D,精工技研的代码），材质为SIC,砂粒大小为30um。主要作用是去除插芯端面上的353ND胶。选用的摩氏硬度比插芯和光纤的摩氏硬度稍大，因此步的主要作用是去除插芯端面的353ND胶，故其切削力不可过大，否则容易造成胶的整块脱落。所以压力在运转10次后才施加。减小了研磨片的切削力，避免造成胶的整块脱落，光纤的崩裂。时间上的控制以完全去除插芯端面353ND胶为止。
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发表于 2017-9-3 10:14:10
