Fiber Ferrule - nøglen til præcision og ydeevne i fiberoptiske konnektorer

Fiberoptiske konnektorer består af keramik-, plast- og metaldele, der sikrer og nøjagtigt justerer optiske fiberender til deres parringsadaptere. Det sker typisk i form af cylindriske strukturer med huller i midten til sikker justering.

Når hylsteret på et stik ikke flugter præcist med dets adapter, dannes der et luftgab, som reducerer kraftoverførslen gennem forbindelsen. Det kan skyldes flere faktorer, herunder uoverensstemmelse i boringsdiameter, koncentricitetsvariationer, sideforskydning eller vinkelforskydning, der reducerer kraftoverførslen gennem forbindelserne.

Præcision

Ferrule-overflader spiller en afgørende rolle for fiberoptiske forbindelsers ydeevne, idet de fungerer som det punkt, hvor kabler møder hinanden eller med sendere/modtagere, og lyset skal passere frit mellem disse punkter uden dæmpningstab (tab af effekt).

Præcision er nøglen til at nå dette mål, og det begynder med cylindriciteten af den boreåbning, som en optisk fiber indsættes igennem. Hvis den ikke er nøjagtigt på linje med kernen, øges den langsgående uoverensstemmelse og transmissionstabet dramatisk.

Ferrule-kernens koncentricitet er lige så vigtig; denne måling beskriver, hvor tæt kernen passer til midten af åbningen og skal passe perfekt til den omgivende beklædning for optimal reduktion af transmissionstabet. Enhver variation kan forårsage forskydninger mellem kernens centrum og beklædningen, hvilket øger transmissionstabet.

Hos Ilsintech foretager vi efter fiberindsættelse grundige inspektioner for at sikre korrekt placering af kernen i boreåbningen. For at minimere bevægelse mellem komponenter og reducere potentialet for indsættelsestab.

Materiale

Hylsteret sidder i det stik, der huser det fiberoptiske kabel. Når de kombineres, skal lyset bevæge sig uden væsentligt tab af effekt; for at sikre dette afhænger det af, om overfladen er glat og ubeskadiget.

Valg af ferrule-materiale er afgørende for den samlede ydelse. Keramik giver den bedste dimensionelle kontrol og holdbarhed, når det præcisionsslibes til den korrekte størrelse; desuden giver dets miljømæssige stabilitet fordele på lang sigt. Keramik binder også godt sammen med glaskomponenter, hvilket gør det til det ideelle materialevalg til ferruler.

Dårlig overfladekvalitet kan resultere i problemer som lateral forskydning, hvor åbningerne i sende- og modtagehylsteret ikke er centreret i forhold til hinanden i stedet for at være korrekt justeret, hvilket fører til effekttab, da noget af transmissionslyset måske ikke kommer ind i den optiske fiberbeklædning, hvilket resulterer i effektreduktion.

Før 2005 var AT&T's varemærkebeskyttede multimodestik ST det mest anvendte. Denne bajonetmonterede enhed bruger en 2,5 mm keramisk ferrule med bajonetmontering, der holdt fiberoptisk kabel. Selvom det er relativt nemt at bruge og har fremragende egenskaber, kræver det højere indsættelsestab end SC- eller LC-modeller parringsadaptere for at opnå de bedste resultater.

Polering

Polering af fiber/ferrule-endefladen er afgørende for at skabe fiberforbindelser af høj kvalitet, da det sikrer, at der ikke er defekter eller uregelmæssigheder, som kan forhindre lys i at passere igennem. Krympning binder fiberen mekanisk til hylsteret, mens polering forbereder den optisk. Polering sikrer også den bedst mulige forbindelse ved at sørge for optisk justering af lyset.

Der er forskellige faktorer, der påvirker nøjagtigheden af poleringen, f.eks. den anvendte jigg, materialet i de anvendte polerpuder og tykkelsen af poleringsfilmen. Zirkonia-keramik er blandt de bedste valg på grund af deres overlegne dimensionskontrol og holdbarhed, der giver tolerancer og konsistens hele vejen igennem.

Polering er vigtig, fordi det giver den første chance for at korrigere for fejljusteringer i kernejusteringen, som kan forårsage betydelige indsættelses- og returtab. En uoverensstemmelse kan også forårsage problemer med hensyn til ferrulejustering, hvilket får beklædningen til at stikke ud af boreåbningen og forårsage fejljusteringer på begge sider.

For at afhjælpe dette er UPC-kappen blevet forbedret i forhold til sin tidligere LC-modpart med mindre overfladeareal og strammere keglehovedform, der reducerer ORL forårsaget af luftspalter mellem spidserne. Desuden er poleringsjiggene designet til at holde hylstrene præcist under poleringen, så slutproduktet får en bedre kvalitet.

Tolerancer fra ende til anden

Ferrule-tolerancer spiller en afgørende rolle for at sikre kvaliteten af en optisk forbindelse, da de bestemmer, hvor tæt fibrene passer ind i deres boringer, og hvor meget bevægelse mellem ferrule og adaptere bidrager til indsættelsestab. Præcise tolerancer gør det muligt at justere boringsdiametre nøjagtigt inden for optiske kernediametre for optimal justering mellem transmitterende og modtagende hylstre, hvor eventuelle fejljusteringer i begge retninger fører til tab af lystransmission, hvilket påvirker signalkvaliteten negativt.

Der findes et stort udvalg af fiberstik på markedet i dag, som hver især har deres egne fordele. Nogle har bajonetdesign, mens andre sættes i eller klikkes sammen. Nogle stik indeholder også metoder til at holde hylstre sammen, mens andre bruger farvekodede kraver for at lette installation og identifikation.

ST-stik har en firkantet ferrule med fjederbelastningsteknologi for at sikre fiberen indeni, hvilket kræver præcis placering for at forbinde korrekt, men kan afbryde signaler, hvis nogen trækker i kablet ved et uheld. De giver dog et fremragende indsætningstab pr. fiber, samtidig med at de kan modstå miljøer med høj trafik.

En anden mulighed er LC-stikket med sin cirkulære ferrule og push-and-pull-system til parring med adaptere. Det er mere holdbart end en ST-forbindelse, men det højere dæmpningstab pr. fiber begrænser brugen af det i applikationer med høj datatrafikdensitet.