Керамические феррулы для волоконно-оптических разъемов

Качество керамических наконечников имеет огромное значение для производительности оптоволоконных разъемов, обеспечивая минимальные вносимые потери, правильное выравнивание волокна и уменьшение обратного отражения.

Полировка торцов необходима для поддержания качества в этой критической точке контакта, и компания Ilsintech специализируется на производстве керамических феррулов.

Производственный процесс

Керамическая обойма начинается как сырье, которое необходимо очистить. Чтобы начать этот процесс, сначала измельчите порошок нано-циркония, стабилизированного иттрием, в пасту, которая может быть сформована в литьевой форме; после спекания при высоких температурах она превратится в твердый керамический материал.

Спекание необходимо для создания феррулов, отвечающих строгим стандартам производительности, таким как TIA-568A для многомодовых волоконно-оптических разъемов. Оно точно определяет их плотность, прочность и размеры - качества, необходимые для создания феррулов, соответствующих этому требовательному стандарту.

После того как ферула сформирована, она должна пройти дополнительные процессы, включая полировку и проверку. Передовые технологии обработки и полировки позволяют обеспечить точность и качество поверхности, необходимые для низких потерь сигнала.

Традиционная практика заделки волокон давно рекомендует оставлять воздушный зазор между волокнами для обеспечения оптимальной производительности. Однако недавние исследования показали, что прямой физический контакт дает более высокие результаты, поэтому мы разработали метод соединения оптических волокон с помощью керамических феррулов.

Для достижения оптимальных результатов полировки керамические феррулы должны быть установлены в прецизионные коннекторные держатели, которые можно отрегулировать для их идеального положения внутри. Кроме того, эти держатели оснащены четырехугольными фиксаторами, которые равномерно распределяют давление и минимизируют смещение вершин. Эти прижимы предотвращают вибрирование или вибрацию, которые могут увеличить погрешность вершин и привести к несовместимому финишному покрытию.

Материалы

Выбор материала для керамических феррулов, используемых с волоконно-оптическими соединителями, должен быть неотъемлемым компонентом процесса их выбора. Высококачественный материал должен обеспечивать низкие оптические потери и максимальную механическую прочность, а также точное производство, гарантирующее точное прилегание к разъему и правильное выравнивание.

Современные керамические феррулы обычно состоят из глинозема или диоксида циркония, причем первый обычно обладает более высокой твердостью, износостойкостью и вязкостью разрушения KIC, чем его циркониевый аналог; однако его более низкая вязкость разрушения KIC делает его более уязвимым к повреждениям, поэтому феррулы из глинозема чаще используются, когда механическая прочность имеет первостепенное значение.

Однако настоящее изобретение предлагает альтернативу обоим этим материалам, используя церий-цирконий в качестве основного керамического компонента. В настоящем изобретении церий и диоксид циркония составляют примерно 12-21 процент по весу; все оставшиеся части состоят из иттрий-циркония для баланса. Полученная керамика может похвастаться превосходными физическими свойствами при значительно сниженном коэффициенте теплового расширения.

Церий-циркониевые ферулы относительно мягче своих алюмооксидных аналогов и имеют более низкие показатели твердости по Виккеру, что позволяет легче полировать их для обеспечения надлежащего сопряжения между оптическим волокном и ферулой. Эта особенность особенно важна для одномодовых соединений, где любое несоответствие может привести к значительным потерям при передаче света.

Характеристики

Керамические феррулы обладают превосходной механической стабильностью и термостойкостью, износостойкостью, высокой точностью размеров и могут выдерживать суровые условия окружающей среды. Керамические феррулы обычно используются в одномодовых и многомодовых волоконно-оптических соединителях, в то время как металлические могут быть более уместны в некоторых специализированных приложениях, где точность может быть не столь важна.

При выборе подходящего керамического ферула важно, чтобы отверстие (внутренний диаметр) идеально соответствовало используемому оптическому волокну. Для соблюдения таких строгих допусков и точных процессов обработки эффективным решением является литье керамики под давлением. Гранулированный материал из нанопорошка диоксида циркония впрыскивается в специальные формы, затем спекается при высокой температуре, после чего проходит процесс прецизионной шлифовки для обеспечения жесткости и высокой точности обработки, в результате чего получается идеальный керамический наконечник.

Точность позволяет керамическим феррулам точно совмещаться с оптическим волокном, минимизируя обратное отражение и потери сигнала в системах связи, обеспечивая максимальную производительность и качество. В качестве альтернативы в некоторых оптоволоконных разъемах могут использоваться пластиковые и стальные феррулы, однако их недостаточная точность делает их непрактичными.

Приложения

Керамические феррулы стали незаменимым компонентом для расширения высокоскоростного интернета и мощных коммуникационных сетей. Их точные допуски и эксплуатационные характеристики играют неоценимую роль в обеспечении доступа к данным, на которые мы полагаемся каждый день.

Керамические феррулы требуют точности в отношении размера отверстия, концентричности и цилиндричности внешнего диаметра, чтобы работать так, как нужно, в оптических соединителях и аттенюаторах; поэтому их качество должно обеспечивать беспрепятственное прохождение данных и света, как и предполагалось.

Компания HNK, предшественница T&S, стала пионером в области технологии литья керамики под давлением и накопила значительный опыт до того, как T&S приобрела ее. Литье под давлением более экономично, чем экструзионное формование, так как исключает необходимость сверления деталей по размеру, что экономит трудовые и материальные затраты.

Компания Ilsintech проводит интенсивную процедуру полировки с использованием различных инструментов для обеспечения идеального выравнивания торцов керамических феррулов, что предотвращает попадание в оптическое волокно таких загрязнений, как пыль, ворсинки и вода. Кроме того, необходимо использовать надлежащие методы и средства очистки (безворсовые салфетки и специальные чистящие средства), чтобы на поверхности феррулов не было дефектов и загрязнений.