الحلقات الخزفية لموصلات الألياف البصرية

تُعد جودة الطويق الخزفي ذات أهمية قصوى لأداء موصلات الألياف البصرية، مما يضمن الحد الأدنى من فقدان الإدراج، والمحاذاة المناسبة للألياف، وتقليل الانعكاس الخلفي.

يعد تلميع الأوجه الطرفية أمرًا ضروريًا للحفاظ على الجودة عند نقطة التلامس الحرجة هذه، وتتخصص شركة Ilsintech في تصنيع الحلقات الخزفية.

عملية التصنيع

يبدأ الطويق الخزفي كمادة خام يجب تكريرها. للبدء في هذه العملية، يتم أولاً طحن بعض مسحوق الزركونيا النانوية المثبتة بالإيتريوم إلى عجينة يمكن تشكيلها في قالب حقن؛ وبعد تلبيدها في درجات حرارة عالية تصبح مادة خزفية صلبة.

يعد التلبيد ضروريًا في إنشاء الحلقات التي تفي بمعايير الأداء الصارمة مثل تلك الموجودة في TIA-568A لموصلات الألياف البصرية متعددة الأنماط. فهو يحدد كثافتها وقوتها وأبعادها بدقة - وهي صفات ضرورية لإنشاء الحلقات التي تلبي هذه المعايير الصارمة.

بمجرد تشكيل الطوق، يجب أن يخضع لعمليات إضافية بما في ذلك الصقل والفحص. وتساعد تقنيات المعالجة والصقل المتقدمة على ضمان الدقة وجودة السطح اللازمة لانخفاض فقدان الإشارة.

لطالما دعت الممارسة التقليدية في الإنهاء إلى ترك فجوة هوائية بين الألياف لضمان الأداء الأمثل. ولكن الدراسات الحديثة أثبتت أن الاتصال المادي المباشر يوفر نتائج أفضل؛ ولذلك قمنا بتطوير طريقة لتوصيل الألياف الضوئية باستخدام الحلقات الخزفية.

لتحقيق أفضل نتائج تلميع مثالية، يجب تركيب الحلقات الخزفية في حوامل موصلات دقيقة يمكن ضبطها على وضعها المثالي داخلها. وعلاوة على ذلك، تتميز هذه الحوامل بمثبتات رباعية الزوايا توزع الضغط الثابت بالتساوي مع تقليل إزاحة الرأس إلى الحد الأدنى. تمنع هذه المثبتات الاهتزازات أو الاهتزازات التي قد تزيد من خطأ الرأس وتؤدي إلى تشطيبات غير متناسقة.

المواد

يجب أن يكون اختيار المواد الخاصة بالحلقات الخزفية المستخدمة مع موصلات الألياف البصرية جزءًا لا يتجزأ من عملية الاختيار. يجب أن توفر المواد عالية الجودة فقدًا بصريًا منخفضًا وقوة ميكانيكية قصوى، بالإضافة إلى إنتاج دقيق لضمان التثبيت الدقيق مع الموصل والمحاذاة المناسبة.

تتألف الحلقات الخزفية الحالية عادةً إما من الألومينا أو الزركونيا، حيث تتميز الأولى عادةً بصلابة أعلى ومقاومة للتآكل وصلابة كسر KIC مقارنةً بنظيرتها من الزركونيا؛ ومع ذلك، فإن صلابة كسر KIC الأقل تجعلها أكثر عرضة للتلف، ومن ثم يتم استخدام حلقات الألومينا بشكل أكثر شيوعًا عندما تكون القوة الميكانيكية ذات أهمية قصوى.

ولكن الاختراع الحالي يقدم بديلاً لكلا هاتين المادتين من خلال استخدام سيراميك الكيريا-زركونيا كمكون خزفي أساسي. يتم دمج الكيريا والزركونيا معًا بنسبة 12-21 في المائة تقريبًا من حيث الوزن في هذا الاختراع الحالي؛ وتتكون الأجزاء المتبقية من الإيتريا-زركونيا لتحقيق التوازن. ويتميز السيراميك الناتج عن ذلك بخصائص فيزيائية فائقة مع انخفاض معامل التمدد الحراري بشكل كبير.

تُعد حلقات الكيريا-زركونيا أكثر ليونة نسبيًا من نظيراتها من الألومينا ولها قياسات صلابة أقل من فيكر، مما يسمح بتلميع أسهل لضمان التزاوج المناسب بين الألياف الضوئية والطويق. وتكتسب هذه الميزة أهمية خاصة في النهايات أحادية النمط حيث قد يؤدي أي عدم تطابق إلى خسائر كبيرة في نقل الضوء.

الخصائص

توفر الحلقات الخزفية ثباتًا ميكانيكيًا فائقًا ومقاومة حرارية ومقاومة للتآكل ودقة عالية في الأبعاد ويمكنها تحمل الظروف البيئية القاسية. وتوجد الحلقات الخزفية عادةً في موصلات الألياف البصرية أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع، بينما قد تكون الحلقات المعدنية أكثر ملاءمة في بعض التطبيقات المتخصصة التي قد لا تكون الدقة فيها بنفس الأهمية.

عند اختيار الطويق السيراميكي المناسب، من الضروري أن يتطابق الثقب أو التجويف (القطر الداخلي) بشكل مثالي مع الألياف البصرية المستخدمة. ولتلبية هذه التفاوتات الصارمة وعمليات التشغيل الآلي الدقيقة، يوفر قولبة حقن السيراميك حلاً فعالاً. يتم بعد ذلك حقن مادة مسحوق الزركونيا النانوية المحببة في قوالب خاصة قبل تلبيدها في درجة حرارة عالية قبل أن تخضع لعمليات طحن دقيقة للحصول على صلابة ودقة معالجة عالية مما ينتج عنه منتج طويق سيراميك مثالي.

تسمح الدقة للحلقات الخزفية بالمحاذاة بدقة مع الألياف الضوئية، مما يقلل من الانعكاس الخلفي وفقدان الإشارة في أنظمة الاتصالات، لتحقيق أقصى قدر من الأداء والجودة. قد تكون الحلقات البلاستيكية والفولاذية متاحة كبدائل في بعض موصلات الألياف الضوئية؛ ومع ذلك، فإن افتقارها إلى الدقة يجعلها حلولاً غير عملية.

التطبيقات

أصبحت الحلقات الخزفية مكونًا لا غنى عنه في توسيع شبكات الإنترنت عالية السرعة وشبكات الاتصالات عالية السعة. وتلعب دقة تحملها وأدائها دوراً لا يقدر بثمن في تزويدنا بالوصول إلى البيانات التي نعتمد عليها كل يوم.

تتطلب الحلقات الخزفية الدقة من حيث حجم الثقب وتركيزه وأسطوانية القطر الخارجي لتؤدي وظيفتها على النحو المنشود في الموصلات البصرية والمخففات؛ ولذلك يجب أن تضمن جودتها انتقال البيانات والضوء بحرية على النحو المنشود.

وقد كانت شركة HNK التي سبقت شركة T&S رائدة في مجال تكنولوجيا القولبة بالحقن السيراميكية، وقد اكتسبت خبرة كبيرة قبل أن تستحوذ عليها شركة T&S. إن القولبة بالحقن أكثر فعالية من حيث التكلفة من القولبة بالبثق لأنها تلغي الحاجة إلى حفر القطع حسب الحجم وبالتالي توفير تكاليف العمالة والمواد.

تقوم شركة Ilsintech بإجراء عملية تلميع مكثفة باستخدام أدوات فحص مختلفة من أجل ضمان محاذاة الأوجه الطرفية للحلقات الخزفية بشكل مثالي، مما يمنع الملوثات مثل الغبار والوبر والماء من دخول الألياف البصرية. وعلاوة على ذلك، يجب أيضًا استخدام طرق ومستلزمات التنظيف المناسبة (مناديل مبللة خالية من الوبر ومنظفات متخصصة) للحفاظ على أسطح الحلقات خالية من العيوب والتلوث.