常用的光纤头预处理方法有两种。第一种是刻痕-断裂,也就是所谓切割;第二种是研磨一抛光。如果果要实施光纤熔接,只须采用切割即可。如果光纤头要永久性地与连接器接在一起,则需要用研磨一抛光。还有一种是适用于全玻璃光纤的制备工序。无论采用这两种方法中的哪一种,首先都要剥离光纤的涂敷层使其成为裸纤。任何塑料护套材料、凯夫拉尔缠绕和缓冲层都能用剥线器、剃刀或其他锋利工具剥离。在剥离缓冲层时必须非常小心,以避免刮伤光纤包层的表面。
这种机械的剥离方法可以用一种能够溶解光纤涂层的化学方法(例如用二氯甲烷)代替。这种化学方法是危险的,应该小心处理,并采用适当的保护措施。下一步,要用化学方法(例如,用异丙基酒精擦拭)清洗裸的全玻璃光纤。
对于切割方法,首先用坚硬的工具,例如金刚石刀刃(也可以用蓝宝石或碳化钨刀刃),在光纤包层的外部刻痕。可以用刀刃划过固定着的光纤,也可以将光纤划过固定着的刀刃。无论采用何种方式,均应保持对光纤适当的拉力。经过刻痕以后,应加大拉力,直到光纤断开。通常拉力超过1.47 N(0.15 kg或0.33 lb)即可。只要操作适当,即可产生一个平坦的,近似镜面的理想断面。经过培训的专业人员通过手工能在几分钟内完成操作,得到一个与光纤轴垂直的平滑端面。也可采用商用设备,按既定程序执行刻痕和断裂操作。无论用哪一种方法,完成操作后,都必须仔细地检查,验证是否得到一个平滑的断面。
刻痕-断裂方法是最快捷、最经济的光纤连接预处理方法。但当光纤是可以拆卸的连接器的一部分时,要采用研磨.抛光技术。连接器的种类极多,每一种都基于特殊的设计要求,有各自独特的连接和抛光方法。但本书还是介绍一些对于大部分连接器都适用的通用光纤预处理工艺。裸光纤必须插入一个套筒(通常是用金属、陶瓷或者塑料制作的)之中,从而将极细的光纤置于适当位置并保护光纤,将光纤定位、对准以防止前面所讨论的附加损耗。套筒通常是一根圆柱形的管子,一端有一个细孔用于放置光纤,另一端有一个粗孔用于放置光缆护套。在一些精密设计中,置于套筒内一端的宝石轴承将光纤精确地定位。经过预处理的光纤头在这个位置从套筒伸出来。裸光纤及其护套固定在套筒内,形成永久性的结合体。伸出的光纤头周围用环氧树脂做成支撑垫片。然后将一个可拆卸的研磨工具连接在套筒上,以便在光纤头抛光期间安全地固定住套筒,引导光纤头在研磨纸上来回运动并保持光纤与研磨面垂直。通过连续精细地研磨,最后可以得到抛光的光纤端面。在研磨过程中可以用水润滑、冷却光纤,并将其上残留的微粒冲洗干净。
在进行下一次研磨前,研磨工具、套筒和光纤应该用清水冲洗。最后一道工序是用直径为0.3μm~1μm的微粒磨光剂处理。得到平滑的端面后,可以将抛光工具移开。研磨一抛光工艺完成以后,平滑的光纤头端面同套筒平齐并与光纤轴线垂直。
塑料包层石英光纤和全玻璃光纤通常都要进行抛光预处理,因为塑料难以形成像玻璃一样的光滑断面。首先剥去外面的护套、加强件等覆盖层,使其露出一段短的带包层的光纤。光纤和护套在套筒中受到保护。也可以用一个固定夹具,或一个可以拆除的夹具或台钳代替套筒来起保护作用。用前面介绍的方法将受到保护的光纤研磨到要求的光洁度。
对于几种常见的光纤测量,要求有平滑的光纤端面。通过测量光纤的发射光功率分布,用实验方法来测定光纤的数值孔径需要平滑的光纤端面。这里所用的理论假设:光纤截面内光功率分布在相当于内全反射临界角的角度上呈锐截止特性。这一理论假设忽略了斜光线(指不与光线轴相交、但仍沿光纤传输的光线)的存在。
光纤损耗的测量也需要有平滑的光纤端面。通过比较一根长光纤的出射功率和将其剪短以后的出射功率可以确定其损耗值。用分贝表示的单位长度的损耗,是简单地用所测得的损耗除以两个功率测量点之间的光纤长度。
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