光纖連接器研磨經(jīng)驗(yàn)談

1、 研磨是Connector組裝工藝中最重要的一部分。研磨主要是對(duì)Ferrule端面3D參數(shù)的調(diào)整，以及端面的處理。3D參數(shù)會(huì)影響Connector的對(duì)接性能，比如：對(duì)接是否精確，接觸是否緊密等；從而對(duì)光學(xué)特性造成一定的影響，主要是影響其IL跟RL。端面好壞對(duì)也會(huì)影響Connector的光學(xué)特性以及使用壽命。研磨是影響ConnectorIL的因數(shù)之一；但是對(duì)ConnectorRL，研磨是起著決定性作用的。研磨首先需要了解的常識(shí)：研磨機(jī)：中心加壓式研磨機(jī)：從研磨盤的中心施加的壓力，如廠內(nèi)的光紅的EZ-312。最大的優(yōu)點(diǎn)是：1、壓力可以調(diào)節(jié)，即可以調(diào)節(jié)壓力來調(diào)節(jié)3D參數(shù)，又可通過更換研磨墊的硬度來調(diào)

2、節(jié)3D參數(shù)，其對(duì)3D參數(shù)的調(diào)節(jié)有更多的選擇，所以可以減少對(duì)研磨墊種類的需求。缺點(diǎn)是：1、上盤苦難，對(duì)Ferrule上盤的一致性要求比較高，否則將會(huì)對(duì)研磨產(chǎn)生不理想的效果。比如：沒擰緊會(huì)造成沒有研磨不充分；Ferrule上歪了會(huì)造成其頂點(diǎn)偏心，嚴(yán)重者影響附近的幾個(gè)甚至正盤的Ferrule偏心狀況。研磨時(shí)Ferrule上盤需要嚴(yán)格的對(duì)稱，不能一邊多，一邊少。2、研磨程式難于控制，研磨程式受限于每盤Ferrule的數(shù)量。滿盤研磨才可以得到較好的效果。3、返修苦難，如在新的一盤加入一部分返修的Ferrule，其往往不理想，或者是全盤（拆卸過的）返修，返修工序要從前幾道工序開始。因Ferrule拆邪過以

3、及上盤時(shí)，F(xiàn)errule難免會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)度不一致的現(xiàn)象，所以只能依靠前幾道工序?qū)errule的長(zhǎng)度研磨成一致，才可以得到良好的返修效果，但是會(huì)對(duì)IL產(chǎn)生不理想的效果。四角加壓式研磨機(jī)：從研磨盤的四個(gè)角施加的壓力，如廠內(nèi)的精工技研的SFP-550。其優(yōu)點(diǎn)是：1、研磨程序比較穩(wěn)定，研磨盤的設(shè)計(jì)是采用IPC（獨(dú)立的拋光控制）控制。理論上可以研磨數(shù)量從1其最大孔位。因其每個(gè)孔位是獨(dú)立的，不影響周邊孔位的Ferrule。實(shí)際上當(dāng)數(shù)量上少的話，研磨時(shí)間應(yīng)當(dāng)相應(yīng)減少。2、上盤容易，可避免因上盤而出現(xiàn)Ferrule長(zhǎng)短不一致的現(xiàn)象。裝歪的現(xiàn)象也可以容易檢查出來。3、反修容易，其反修一般可以從后幾道工序反修（主要

4、指端面有不太嚴(yán)重的缺陷，黑點(diǎn)、劃痕、膠圈等）。缺點(diǎn)是：1、壓力不可調(diào)節(jié)，完全依賴于研磨墊的硬度跟研磨時(shí)間的長(zhǎng)短來調(diào)節(jié)Ferrule端面的3D參數(shù)。總體而言，廠內(nèi)的SFP-550研磨機(jī)比EZ-312研磨機(jī)更穩(wěn)定，操作上更為簡(jiǎn)便。研磨墊：1、橡膠墊，其高度跟硬度對(duì)Ferrule端面3D參數(shù)有著重要的影響。精工技研的研磨墊型號(hào)：PR5X-500（高度）-80（肖氏硬度）指厚度為5mm，硬度為80。廠內(nèi)常用的有高度為5mm，硬度是60、70、80、90等。另外還有高度為4.8mm的，硬度為80。2、玻璃墊，主要運(yùn)用在研磨8度角的Ferrule，即APCTypeFerrule。研磨片：研磨片上的砂粒材質(zhì)

5、：SiC、金剛石、SiO2等以下是精工技研的研磨片不同型號(hào)的砂粒材質(zhì)：GA5D-30U研磨片：SiC材質(zhì)，脆而鋒利，摩氏硬度一般約為8；壽命2次GR5D-9u研磨片：金剛石材質(zhì)，摩氏硬度一般約為10，壽命20次DR5D-5u研磨片：金剛石材質(zhì)，摩氏硬度一般約為10，壽命20次DI5D-1.5u研磨片：金剛石材質(zhì)，摩氏硬度一般約為10，壽命20次NTTFOS-01拋光片：SiO2材質(zhì)，摩氏硬度一般約為7，壽命2次研磨片上砂粒的大小：30um、9um、5um、3um、1.5um、1um、0.5um、0.2um等。GA5D-30u中“-”前面部分指砂粒材質(zhì)，后半部分指砂粒的大小。P.S.：如小刀其摩

6、氏硬度約爲(wèi)5.5、銅幣約爲(wèi)3.5至4、指甲約爲(wèi)2至3、玻璃硬度爲(wèi)6，10級(jí)摩氏硬度是9級(jí)摩氏硬度150倍，是7級(jí)的摩氏硬度1000倍。研磨液：PL-50:精工技研的研磨液，減小研磨的切削力，增加研磨片的使用壽命。主要配合鑽石材質(zhì)的研磨片使用。蒸餾水：最後的拋光用，不可以用一般的自來水，因一般的自來水內(nèi)含的雜質(zhì)會(huì)對(duì)光纖端面產(chǎn)生不理想的影響。酒精+蒸餾水：作用與蒸餾水相同。可減少黑點(diǎn)，膠圈等不良現(xiàn)象，提升良率。但是會(huì)降低其本身的使用壽命，對(duì)光纖高度影響比較大。干涉儀：廠內(nèi)用的是DORCZX-1干涉儀，主要是測(cè)試Ferrule端面的3D數(shù)值。原理是利用牛頓環(huán)干涉原理對(duì)Ferrule端面的3D狀況進(jìn)行

7、檢測(cè)。干涉儀主要是起檢測(cè)作用，對(duì)研磨后的Ferrule的3D參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)判斷。每隔固定的時(shí)間需要進(jìn)行校正，校正判定標(biāo)準(zhǔn)以頂點(diǎn)偏心AO在0、90、180、270四個(gè)方向的最大跟最小值差值大小進(jìn)行判定(4um)。校正儀器對(duì)Ferrule端面的曲率半徑跟光纖高度一般是不起作用的，所以若曲率半徑跟光纖高度一般只有儀器本身的重復(fù)性帶來的測(cè)試誤差，而頂點(diǎn)偏心則還會(huì)在校正中可帶來一定的誤差。另外需要注意的是，F(xiàn)errule端面跟柱面在測(cè)試之前需要擦拭干淨(jìng)，以免帶來測(cè)試誤差。Ferrule：材質(zhì)一般為：氧化鋁/氧化鋯(PSZ)摩氏硬度一般約為7.5陶瓷插芯的材料一般氧化鋁：強(qiáng)度低、粒度大，碰到堅(jiān)硬表面時(shí)易碎裂

8、。氧化鋯：硬度小、顆粒小，易於進(jìn)行研磨拋光(Ferrule常用此種材料)。另外上述的Ferrule也可能會(huì)參雜鐵，以到達(dá)增加Ferrule的耐摩性效果。鋼鐵、橡膠，這些材質(zhì)的Ferrule運(yùn)用的比較少。Ferrule分類：以直徑大小分：2.5mm，1.25mm。類型：常見的有UPCType(UltraPhysicalContact、超級(jí)平面物理接觸)，APCType(AnglePhysicalContact、帶角度的物理接觸-通常是帶8度角)。FerruleEndFace：LCType的EndFace的直徑有0.9mm、0.6mm(IECType)兩種MUType的EndFace直徑為0.53

9、mm(NTTType)、0.6mm(IECType)SCType的EndFace直徑為1.92mmAPC(ConicalType)EndFace直徑為為1.0mm，其倒角的角度跟PCType一樣為30，只是其倒角邊長(zhǎng)比較長(zhǎng)。APC(StepType)EndFace直徑為為1.4mm了解EndFace的大小對(duì)調(diào)節(jié)新的Ferrule研磨程式有很大的幫助。如LCTypeFerruleEndFace為0.9mm與0.6mm的研磨程式差異很大。在廠內(nèi)的SFP-550研磨機(jī)，EndFace為0.9mm的研磨效果比較好，因0.6mm的端面小，造成研磨時(shí)曲率半徑過小，只能選用比較硬的研磨墊與之搭配研磨，帶來的

10、后果是3D的參數(shù)比EndFace為0.9mm的差。曲率半徑不可以太大(曲率半徑最大的情況就是無限大，也就成了平面，嚴(yán)重影響RL)；也不可以太小，太小了就容易出現(xiàn)因?yàn)楣饫w同心度不好導(dǎo)致對(duì)接出現(xiàn)氣隙，影響對(duì)接性能。RadiusofCurvature（簡(jiǎn)稱ROC）廠內(nèi)的規(guī)格PC選擇的是1025mm，IEC採(cǎi)用的是此標(biāo)準(zhǔn)。GR-326-CORE采用則為725mm。APC都選擇的是512mm。2.ApexOffset頂點(diǎn)偏心(AO在GR-326-CORE中光纖高度的要求是如上圖，在曲率半徑為710mm的光纖高度為-125+50nm。而在曲率半徑為1025mm區(qū)域?yàn)椋?0.02R3+1.3R2-31R+3

11、25+50nm。廠內(nèi)使用最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)-50nm+50nm，若按GR-326-CORE的標(biāo)準(zhǔn)，則可以提高拋光片的使用壽命。4.APC拋光角度一般的規(guī)格為8+/-0.5ApexoffsetR*sin(8)*6其中R為端面的曲率半徑，8為定位插銷方位誤差角。 Ferrule端面區(qū)域定義（參考GR-326-CORE）:區(qū)域定義：D=250um，E=140um，F(xiàn)=50um。D區(qū)內(nèi)的是Ferrule對(duì)接區(qū)域，D以外的區(qū)域是不需要監(jiān)控的，因其不影響對(duì)接特性。所以D區(qū)域只要不是有很嚴(yán)重的缺陷便可以接受，畢竟它不直接影響光學(xué)特性。EF區(qū)域不需要測(cè)試。因這個(gè)區(qū)域不影響對(duì)接性能，也不影響通光性能。F區(qū)域是重點(diǎn)的區(qū)域

12、，因其頂點(diǎn)偏心就是在這個(gè)區(qū)域。只有50um的範(fàn)圍區(qū)域。光纖端面的情況是要求最嚴(yán)格的，不允許有任何缺陷。（這是對(duì)SM光纖而言的，因SMF的MFD只有大概10um。若對(duì)MM光纖，比如60/125或者50/125則F區(qū)域應(yīng)該至少應(yīng)該取100um。）廠內(nèi)定義的F區(qū)域至少120um。在400倍的端面放大儀器下不允許有任何缺陷，此定義比326的要求高很多。 研磨的規(guī)律：1、加研磨壓力和使用較軟的研磨墊，會(huì)得到較小的球面曲率半徑R對(duì)研磨墊施加的壓力越大，其形變也就越大，其形變的曲率半徑就越小，從而在研磨時(shí)就會(huì)得到較小的Ferrule曲率半徑。同樣的，在壓力不變的情況下，墊子越軟，形變就越大，同樣可以得到較小

13、的曲率半徑。2、高的研磨機(jī)穩(wěn)定性和使用較軟的研磨墊，可以減小球面頂點(diǎn)偏心AO提高研磨機(jī)的穩(wěn)定性可以減少Ferrule晃動(dòng)的幅度，從而減少頂點(diǎn)偏心。這里更確切的講，應(yīng)該是減少頂點(diǎn)的偏移角度厶（Apexoffset=R*A）。較軟的研磨墊除了可以減少Ferrule晃動(dòng)的幅度，減少頂點(diǎn)的偏移角度，另外還可以減小曲率半徑R，控制AO的兩個(gè)因子，從而達(dá)到減小頂點(diǎn)偏心目的。所以研磨墊的硬度對(duì)頂點(diǎn)偏心影響很大。3、降低研磨機(jī)轉(zhuǎn)速和使用較小研磨顆粒，可以減小光纖內(nèi)縮/突出量降低研磨機(jī)轉(zhuǎn)速可以減小光纖高度，原因不詳。以上的研磨機(jī)都可以調(diào)節(jié)速度，但是未曾使用過，實(shí)際效果不詳。越小的研磨砂粒，可以研磨出越光滑跟平整

14、的的光纖端面，從而可以減小光纖高度。另外隨著拋光片（最後一道的拋光）的使用次數(shù)的增加，光纖高度的會(huì)往負(fù)漂移，即不斷往內(nèi)縮。（廠內(nèi)有兩種拋光片，F(xiàn)OS-01和ADS。光纖高度對(duì)FOS-01拋光片使用壽命限制更為顯著。以LCType為例，F(xiàn)OS-01使用壽命只有2次，之後其光纖高度一般都會(huì)在-50nm以下，超出廠內(nèi)的規(guī)格。而ADS則可使用10次以上，光纖高度的變化量不大。）4、研磨時(shí)間的對(duì)3D的影響：研磨時(shí)間：若研磨時(shí)間長(zhǎng)了，因Ferrule會(huì)變短，則其研磨墊受到的壓力相應(yīng)減??；而且FerruleEndFace還會(huì)變大（除StepAPC夕卜）。則Ferrule曲率半徑會(huì)變大，而且頂點(diǎn)偏心也會(huì)變大。

15、若研磨時(shí)間短了，會(huì)造成研磨不充分，對(duì)光纖的端面會(huì)造成不良的影響。比如黑塊，劃痕，膠圈等端面不良現(xiàn)象。所以在研磨的時(shí)間選擇上需要選擇一個(gè)合適的量。在同時(shí)滿足3D數(shù)值與端面的情況下盡量減少時(shí)間，以便提升效率。5、研磨片對(duì)研磨的影響：5.1、粒大小不均：如果研磨片上的砂粒大小不均勻，即有些砂粒較凸出，這種情況會(huì)很容易造成光纖端面劃痕。5.2、切削速度不一致：如果研磨片設(shè)計(jì)有問題，使研磨後的剩餘物不能清除而把砂面的空隙填滿，這種情況容易造成同一盤的端面切削的速度不平均，同樣容易出現(xiàn)劃痕。5.3、研磨片之壽命不穩(wěn)定：若有以上的品質(zhì)問題，會(huì)造成每片砂紙的可使用次數(shù)不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)研磨程式的操控上造成一定的困難

16、。5.4、研磨片本身的厚度是否均勻同樣會(huì)影響最終的研磨效果。6、研磨角度誤差和定位插銷方位誤差對(duì)偏心值影響非常之大，提高定位插銷和研磨夾具卡槽的方位精度可以減小偏心。以上幾條是研磨重要規(guī)律，特別是前面3條規(guī)律尤為重要。是研磨必須要掌握的規(guī)律。研磨程式：對(duì)SFP-550研磨機(jī)而言，壓力是固定的（EZ-312比較少用），所以以下的研磨程式是沒涉及到壓力的調(diào)節(jié)的。以廠內(nèi)的LCConnector的研磨程式，了解每道工序的一般作用：LC/PC（FerruleEnd-Face0.9mm）研磨條件去膠第一道第二道拋光研磨片30u(GA5D)5u(DG5D)1.5u(DI5D)NTT(FOS-01)時(shí)間（m）

17、0.50.50.52壓力運(yùn)轉(zhuǎn)10次後運(yùn)轉(zhuǎn)後運(yùn)轉(zhuǎn)後運(yùn)轉(zhuǎn)10次後研磨墊PR5X-500-80PR5X-500-80PR5X-500-80PR5X-500-70研磨液NonePL50PL50蒸鎦水壽命（次）220202備注研磨盤：PH55-FLM-16去膠：研磨片選用30um（GA5D，精工技研的代碼），材質(zhì)為SiC，砂粒大小為30um。主要作用是：去除FerruleEndFace上面的353ND膠。選用的摩氏硬度比Ferrule跟光纖的摩氏硬度稍大，因此步的主要作用是去除FerruleEndFace的353ND膠，故其切削力不可過大，否則容易造成膠的整塊脫落。壓力在運(yùn)轉(zhuǎn)10次後施加，主要作用是在開

18、始研磨時(shí)，不施加壓力，減少研磨片的切削力，避免造成膠的整塊脫落造成的光纖崩裂。時(shí)間上的控制以完全去除FerruleEndFace353ND膠為止。第一道工序：研磨片選用5um，材質(zhì)為金剛石，砂粒大小為5um。主要作用是：對(duì)Ferrule的3D中的曲率半徑R和頂點(diǎn)偏心AO的造型。摩氏硬度比Ferrule跟光纖的摩氏硬度大很多，這樣研磨片對(duì)Ferrule（陶瓷）跟光纖（玻璃）切削力就很大，這樣才可以在短的時(shí)間內(nèi)對(duì)Ferrule的端面進(jìn)行造形。研磨液採(cǎi)用是PL50，減少研磨時(shí)的切削力，提升研磨片的使用壽命。第二道工序：研磨片選用1.5um，材質(zhì)為金剛石。對(duì)Ferrule的3D中的曲率半徑R和頂點(diǎn)偏心

19、AO的影響不大，因?yàn)槠漕w粒過小，在短的時(shí)間內(nèi)（比如上面程式中的0.5min）對(duì)只&人0的影響是不大的。其主要作用：是最後道工序拋光的過度階段；還會(huì)影響到光纖端面的情況。拋光：NTT（FOS-01），材質(zhì)為SiO2，砂粒大小0.2um。主要的重用：是使光纖的端面平整、光滑，以及降低3D中的光纖高度。SiO2摩氏硬度比Ferrule的摩氏硬度小，跟光纖的摩氏硬度接近（光纖的主要材料也是SiO2）。所以其切削力對(duì)Ferrule跟光纖都不大，主要使光纖的端面平整、光滑。研磨液採(cǎi)用蒸餾水，或則是酒精+蒸餾水。FOS-01常用的是酒精+蒸餾水研磨液；而ADS拋光片則採(cǎi)用的是蒸餾水。注意不可用一般的自來水，

20、因自來水一般含有硬度很高的微小顆粒，對(duì)光纖端面的影響很大，比如造成端面有黑點(diǎn)，劃痕等不良現(xiàn)象。至於帶角度的Ferrule會(huì)多一道造角度的工序，研磨墊採(cǎi)用的玻璃墊。主要是造8度角。注意：在進(jìn)行拋光時(shí)，研磨墊的硬度的選擇應(yīng)該要比前道工序的小，至少也要相同，否則會(huì)很容易造成拋光不充分，出現(xiàn)劃痕等不良的端面情況。研磨的注意事項(xiàng)：1、割纖：需要將露出膠面的光纖完全割除，避免研磨時(shí)，光纖受力過大造成崩裂（會(huì)在光纖端面出現(xiàn)黑塊現(xiàn)象）。施力壓斷光纖時(shí)，力量不可過大，光纖受力過大造成崩裂。2Ferrule柱面清潔：柱面不可以有353ND膠的殘留，否則會(huì)影響研磨3D狀況以及造成研磨不充分。3Ferrule上盤：需

21、要檢查研磨盤的夾子是否夾緊。研磨前跟研磨過程中也需要檢查一次。避免夾子沒夾緊Ferrule，造成研磨不充分。4研磨時(shí)，施加壓力要在對(duì)角同時(shí)一起施加壓力，這樣可以保持施加壓力對(duì)稱，否則容易造成整盤的Ferrule頂點(diǎn)偏心等不良現(xiàn)象。5去膠跟最後到工序需要空轉(zhuǎn)10圈或以上。6、去膠工序需要檢查Ferrule端面上的膠有無完全去除。不可將未去完膠的Ferrule流入下道工序。7、在去膠工序完成后，需要觀察353ND膠是否有整塊脫落的現(xiàn)象，若有，則應(yīng)增加空轉(zhuǎn)的時(shí)間。帶角度的Ferrule上盤需要對(duì)8度角的方向，避免劃傷研磨墊。而且需要觀察8度角是否研磨充分。每道工序研磨完後需要清潔Ferrule跟研磨

22、片，要將研磨的殘餘物（研磨片的砂粒跟陶瓷粉等）清洗幹淨(jìng)。10、研磨片不可貼反（特別是拋光片，正反面容易混淆），而且需要幹淨(jìng)，不可有灰塵在上面。11、研磨片與研磨墊之間不可以有氣泡，異物等現(xiàn)象。12、貼研磨片後，需要等一段時(shí)間過後，研磨片與研磨墊粘緊後方可使用，研磨過程中也需要觀察下研磨片有無與研磨墊分離。13、Ferrule長(zhǎng)度的一致性對(duì)研磨有很大的影響。研磨的異常與處理方法：1、曲率半徑R過大或者過?。哼^大則選用較軟的研磨墊進(jìn)行研磨，注意一般需要從去膠後一道工序開始研磨反修，比如上表中的第一道工序，因若從第二道工序是對(duì)曲率半徑R影響不大的。過小則選用較硬的研磨墊；或則是選用高度比較小的研磨墊

23、（因?yàn)檫@樣可以減小壓力）；實(shí)在不行的話則將研磨時(shí)間加長(zhǎng)，將Ferrule研磨短一些，從而到達(dá)減小壓力的作用，此為下策，非必要時(shí)，不建議使用，因這樣會(huì)影響道Ferrule的IL，跟對(duì)接穩(wěn)定性情況。2、頂點(diǎn)偏心AO過大：在能滿足曲率半徑的情況下，選用較軟的研磨墊；若因Ferrule數(shù)量比較少造成的，則可加入一些報(bào)廢的Ferrule，使研磨盤上的Ferrule能夠?qū)ΨQ，這樣可以減少Ferrule受力不對(duì)稱造成的定點(diǎn)偏心過大（即使IPC也亦然，只是其頂點(diǎn)偏心的狀況沒那么嚴(yán)重）；在對(duì)研磨盤施加壓力時(shí)，手法上需要對(duì)稱；減少去膠的空轉(zhuǎn)時(shí)間（這樣會(huì)影響光纖端面，非必要時(shí)，不建議使用）。3、光纖高度過高或者過低：過高：比較少見，使用已經(jīng)使用過的拋光片重新進(jìn)行拋光便可。過低：使用新的拋光片進(jìn)行重新拋光。拋光片的高度若過低，則應(yīng)該將舊的拋光片更換新的拋光片。4、黑塊：分兩種，黑塊在Ferrule上：原因是Ferrule上有雜質(zhì)，造成研磨時(shí)雜質(zhì)整塊脫落造成，或者Ferrule本身有氣