Férules céramiques pour connecteurs à fibres optiques

Les ferrules en céramique sont des éléments essentiels des connecteurs de fibre optique. Elles protègent et alignent les extrémités des fibres pour réduire les pertes d'insertion et de retour.

La technologie du moulage par injection de céramique (CIM) est utilisée pour répondre aux exigences de haute précision. Les matières premières sous forme de poudre de nano-zircone sont granulées puis injectées dans un moule pour le frittage, l'ébauche produite étant ensuite usinée avec précision afin de répondre à des normes de performance strictes.

Matériau

Une virole en céramique est un élément indispensable pour garantir la qualité et la performance des connexions en fibre optique, de la transmission de données à haut débit aux applications de télécommunications, en passant par la terminaison des fibres optiques utilisant la zircone comme matériau. La précision dimensionnelle de ce composant est d'une grande importance afin d'éviter toute perte de puissance pendant les processus de transmission de données.

Les procédures de polissage jouent un rôle essentiel pour garantir la qualité des embouts céramiques. Leur extrémité doit s'aligner parfaitement avec l'extrémité d'une fibre optique pour assurer l'étanchéité, la réduction de la perte d'insertion et la réduction de la réflexion arrière. Ilsintech utilise une procédure de polissage méticuleuse avec de multiples outils d'inspection afin de produire des ferrules céramiques qui répondent à des normes strictes de concentricité et de précision dimensionnelle.

La nano-zircone stabilisée à l'yttrium est broyée en pâte, puis injectée dans un moule d'injection pour être frittée à haute température afin de former la virole en céramique. Après le frittage à haute température, la virole est polie pour éliminer les marques d'usinage, les entailles et les rayures, puis mesurée pour classer son diamètre de perçage en différentes "qualités". Le choix de la qualité de céramique appropriée pour une application donnée est primordial pour sa bonne performance.

Processus de fabrication

Les ferrules en céramique sont des éléments essentiels des connecteurs de fibre optique. Ils maintiennent l'extrémité d'une fibre optique en place tout en l'alignant précisément sur sa prise dans le connecteur - sans eux, la puissance peut être perdue pendant la transmission.

Les ferrules en céramique ont de nombreuses applications en raison de leur solidité, de leur durabilité et de leur résistance aux environnements difficiles. Les connecteurs optiques qui utilisent des ferrules en céramique offrent une faible perte d'insertion et d'excellentes propriétés électriques, tout en offrant une résistance à l'usure et une stabilité dimensionnelle accrues.

Jusqu'au début des années 2000, la plupart des bagues en céramique étaient produites par moulage par extrusion. Il fallait alors extruder la matière première pour lui donner une forme plus grande avant de la couper, de la polir et de la percer pour obtenir les dimensions finales, ce qui nécessitait de nombreuses heures d'efforts laborieux et augmentait considérablement le coût.

Les ingénieurs d'Adamant Namiki ont mis au point une technologie de moulage par injection qui élimine le besoin de perçage. Ilsintech s'appuie désormais sur cette technique de production avancée.

Le moulage par injection commence par la granulation de nanopoudres de zircone stabilisées à l'yttrium spécialement traitées et leur injection dans un moule spécial, avant leur frittage à haute température pour former une ébauche de virole en céramique. Un meulage de précision permet ensuite à l'ébauche d'atteindre une précision de traitement inférieure au micron, pour une rigidité et une tolérance dimensionnelle excellentes.

Performance

Les bagues en céramique sont des éléments essentiels des connecteurs de fibre optique. Leur rôle principal est de supporter et de sécuriser les conducteurs pour une performance et une stabilité maximales des appareils de télécommunications, et de permettre un alignement précis entre les faces d'extrémité des fibres optiques pour une transmission précise de l'information. Les ferrules en céramique de zircone de qualité, fabriquées selon des normes précises et rigoureuses, garantissent une performance maximale.

Le diamètre de l'alésage de la férule doit correspondre exactement à celui du cœur optique pour une performance maximale, et même de petites variations dans cette tolérance peuvent avoir de sérieuses répercussions sur la performance de la connectivité. Tout écart ou décalage entre les faces d'extrémité peut entraîner une perte d'insertion qui réduit la capacité de transmission de la lumière.

Kyocera utilise de nombreuses techniques de traitement de précision et des gabarits lors de la production de bagues en céramique de zircone pour les connecteurs LC/FC, afin de fabriquer des produits de haute qualité avec une grande concentricité aux deux extrémités ainsi que des dimensions de diamètre interne/externe qui correspondent parfaitement aux diamètres des noyaux optiques. Cela permet de garantir une compatibilité maximale entre la virole et le cœur optique.

Une autre considération essentielle est l'obtention d'une correspondance latérale entre les surfaces d'extrémité de l'embout en céramique et le cœur optique, obtenue par meulage de sa face d'extrémité, créant un biseau de 8 degrés sur sa surface d'extrémité pour améliorer le contact physique entre la fibre optique et sa gaine.

Applications

La fibre optique utilise des fibres optiques extrêmement fines pour transmettre rapidement de grands volumes de données sur de longues distances. Des embouts en céramique sont utilisés pour connecter correctement ces fibres entre elles - tout décalage peut entraîner une perte de données !

Récemment, la plupart des bagues en céramique étaient fabriquées en alumine. Mais récemment, de nouvelles technologies ont permis de produire des céramiques avec des normes de performance beaucoup plus élevées, en particulier la céria-zircone qui offre une dureté de Vicker et une résistance à la rupture KIC inférieures à celles de l'alumine, tout en offrant une excellente résistance et une grande stabilité thermique. De plus, ces céramiques plus douces se polissent beaucoup plus facilement, ce qui permet d'améliorer l'adaptation de la fibre optique à la virole.

Les embouts en céramique de zircone sont disponibles dans différents styles pour s'adapter à différents types de connecteurs. Ils offrent une faible perte d'insertion, une faible réflexion arrière et une durabilité supérieure à des accouplements répétés tout en offrant des conceptions coniques lisses pour guider la fibre optique à l'intérieur sans égratigner ses extrémités.

Les processus de fabrication des bagues en céramique doivent répondre à des normes de concentricité rigoureuses pour éviter toute perte de signal, car leurs diamètres intérieurs exigent une fabrication de précision. Si cette précision n'est pas respectée, un espace d'air peut se former entre les ferrules en céramique, entraînant une dégradation du signal.