一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，光纤连接器通过研磨夹具进行独立加压方式进行分工序螺旋旋转方式研磨：研磨夹具包括夹具大本体、若干个小本体组件和设置在夹具大本体上的盖板，夹具大本体和盖板之间设有若干彼此独立平行的立柱孔，夹具大本体上均设有若干个小本体组件，小本体组件上设有导向的小本体立柱，小本体立柱顶部通过单向螺丝活动固定在立柱孔，单向螺丝设置在盖板上，小本体立柱上嵌套有上下活动移动的施压弹簧：分工序研磨采用渐进式研磨片把光纤连接器固定在研磨夹具进而使用不同的研磨机上进行研磨。本发明的研磨夹具具有光学性能优异、信号传输损耗低、综合性能良好和生产成本低廉的特点。
【专利说明】
一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法
技术领域
[0001] 本发明涉及光纤连接器加工技术领域，具体是指一种用于制作零损耗光纤连接器 的研磨方法。
【背景技术】
[0002] 随着大数据时代到来，数据传输量越来越大，对光纤互连质量要求越来越高。光纤 互连性能直接影响网络传输品质。一个常见现象:运营商承诺用户端带宽10Mbps，然而实际 网速却仅有5到6Mbps，这代表中间传输环节有大量的传输损耗。
[0003] 在光纤铺设环节上，光纤互连的光功率损耗(power loss)会造成接收端的误码 (bit error)，从而增加了传输的延迟(latency)，拖累实际网速。从电信机房主干网到用户 端，需要多级光纤连接器连接。以目前光纤连接器生产工艺，大部分接入损耗约在〇. 25到 0.5dB，即单次连接的光功率损耗即为5.6 %到10.9 %。经过多次分支连接，传输光功率损耗 越来越大，造成误码、误帧(frame error)现象愈趋严重，進而拉低传输速率，此为我国网路 带宽和实际网速存在落差的最根本原因。
[0004] 国际电工委员会（IEC)对光纤连接器的光学性能定义三个级别：B级随机互配 (random mating)接入损耗平均值彡0.12dB，最大值彡0.25dB;C级平均值彡0.25dB，最大值 彡0.5dB;D级平均值彡0.5dB，最大值彡ldB。随着超高速网路逐渐兴起，IEC正着手制定A级 标准。国内大部分厂商生产的光纤连接器处于C到D级水平。国外仅有数家技术领先公司如： 瑞士Reichle&De-Massari、瑞士Diamond、日本住友等生产的光纤连接器可优于B级水平，插 入损耗平均值约在0.07到0.1 dB，然而价格十分高昂，产量亦少。
[0005] 传统的光纤连接器制造工艺存在光纤损伤风险、良率难控制以及生产效率低等问 题。且大部分光纤连接器插入损耗为0.25到0.5dB，很难有突破。特别在以下几方面，传统工 艺存在严重问题：
[0006] 1.传统工艺在一些关键工序上仍以不合理的工具操作，人为因素决定了产品质 量。例如:传统工艺以米勒钳剥除光纤外被，若光纤外被材料较硬，或光缆包覆力较紧，或处 于温度较低的环境，采用米勒钳便不易剥除表面外被，而强力剥除会造成光纤损伤。当光通 过表面损伤光纤时，光会穿透损伤表面，产生功率损耗。在其它工具使用上，传统工艺也存 在损伤光纤的问题。
[0007] 2.光纤研磨(polishing)是光纤连接器生产的重要工序。传统研磨工艺是以"8"形 状的路径研磨，每个连接器的研磨路径是相互重叠的，研磨产生的粉末会相互影响。因此传 统工艺制造的光纤连接器的3D性能（end-face geometry)较差，在角度(APC angle)、偏心 量(apex offset)和曲率半径(radius of curvature)上，无法达到较好的一致性。另外在 光学端面的光洁度上，均有轻微的划痕、刮伤及其它缺陷。这些都是影响光纤连接器光学性 能的重要因素，然而采用传统研磨工艺无法彻底改善，造成光学性能的瓶颈，难以突破。
[0008] 3.光纤连接器之于宽带网路，就像螺丝之于工业，看似平凡的零件，要批量做到顶 尖品质，却非常困难。传统上，生产光纤连接器很难有效控制质量，主因在于:光纤本身材质 是玻璃，需精巧处理，而自动化生产光纤连接器经数十年发展仍存在诸多限制，因此目前仍 须仰赖人工，避免不了人为因素造成的质量问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，具有光学性能 优异、信号传输损耗低、综合性能良好和生产成本低廉的特点。
[0010] 本发明可以通过以下技术方案来实现：
[0011] 本发明公开了一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，所述光纤连接器通过 研磨夹具进行独立加压方式进行分工序研磨。
[0012] 所述研磨夹具包括夹具大本体、若干个小本体组件和设置在夹具大本体上的盖 板，所述夹具大本体和所述盖板之间设有若干彼此独立平行的立柱孔，所述夹具大本体上 均设有若干个小本体组件，所述小本体组件上设有导向的小本体立柱，所述小本体立柱顶 部通过单向螺丝活动固定在所述立柱孔，所述单向螺丝设置在所述盖板上，所述小本体立 柱上嵌套有上下活动移动的施压弹簧;所述研磨夹具进行独立加压研磨的轨迹采用螺旋旋 转方式进行研磨。通过设置彼此独立的李主控和采用螺旋上升方式的轨迹进行研磨，不同 光纤连接器在研磨过程中不重叠，每个连接器研磨过程中产生的脏污和粉末不影响到相邻 的光纤连接器，有效避免传统研磨工艺是以"8"形状的路径研磨，每个光纤连接器的研磨路 径是相互重叠的，研磨产生的粉末会相互影响的缺陷，有效提高了光纤连接器的性能。通过 采用平行设置的方式设置立柱孔，可以根据生产需要设置立柱孔的数量，满足光纤连接器 加工的需要，提高生产效率。通过在立柱上设置施压弹簧，从而实现光纤连接器在研磨的过 程中保持固定的压力，保证了光纤连接器打磨后品质的一致性。
[0013] 所述分工序研磨的过程中渐进式地采用在磨料粒度上从大颗粒到小颗粒的研磨 片把光纤连接器初产品固定在所述研磨夹具进而使用不同的研磨机上进行研磨得到最终 的光纤连接器产品。通过采用把研磨夹具固定在不同研磨机实现不同的研磨工序，每道研 磨工序配置专门的研磨机。与传统的研磨工艺是每研磨完一道工序就需要更换一次研磨垫 相比，传统的研磨工艺更换研磨垫时需要将底盘擦拭干净防止底盘上的脏污造成研磨片的 不平，此种做法浪费时间，生产效率低。而本发明采用每道研磨工序对应专门研磨机的方 式，不但节省了更换研磨垫的时间，而且研磨垫与研磨机的底盘是连接装配，保证了机台的 平面度。
[0014] 进一步地，所述夹具本体与所述研磨机的导轨座之间设有垫片，所述垫片的厚度 根据研磨片的使用时间以及研磨机导轨座的高度进行调整。通过采用不同厚度的垫片可以 实现控制研磨压力的目的。新使用的研磨片在轻压力之下即可达到较好的研磨效果。但随 着时间的推移，研磨片的研磨颗粒被磨损，需要加大研磨压力才可达到研磨效果。通过分工 序对研磨垫片进行固定厚度的量化和标准化，可以实现研磨压力的量化，相比常规的研磨 工艺部分采用固定压力研磨，部分采用旋钮调节压力而言，传统的两种都不能实现研磨压 力的量化式可调节，不能最有效率地利用研磨片压力的控制精度和灵活度，与本发明的控 制方式存在较大的差距。
[0015] 进一步地，所述光纤连接器包括APC型和PC型，也可以根据实际生产需要进一步拓 展其他的类型。
[0016] 进一步地，所述研磨夹具上设有定位孔，APC型光纤连接器使用的研磨夹具小本体 组件的定位孔采用8.15度倾斜;所述PC型光纤连接器使用的研磨夹具小本体组件的定位孔 采用0度垂直。8.15度倾斜是为了弥补连接器的研磨曲率造成的偏移，3D方面可获得较好的 8度角，进而使得光学的回波损耗(return loss)得到提升。
[0017] 进一步地，所述APC型和PC型光纤连接器分工序研磨过程中各个工序磨料的粒度 依次为：30μηι、30μηι、15μηι、9μηι、lym、ADS，所述不同工序研磨的时间为30s。与传统研磨工艺 的相比，传统的研磨工艺磨料粒度包括15μπι、1μπι和ADS，本发明的研磨工序比传统的研磨工 序多出三道。六道研磨的各工序研磨时间仅30秒，多道短时间工序的研磨工艺，可及时地清 除研磨产生的颗粒粉末，延长研磨片的使用时间以及提升研磨质量，有效避免研磨的时间 长产生粉料多，难以清洁造成清洁不干净不干净使研磨片的损耗增大的弊端。
[0018] 进一步地，所述研磨夹具在进完成研磨后使用水洗研磨端面并用高压气枪清除脏 污。在实际中，水洗是采用温度30°C的中度水温清洁，只清洁研磨夹具前端凸出的插芯，避 免水污染到光纤连接器的其它部分。
[0019] 进一步地，所述的研磨夹具小本体组件设有可左右扳动的旋转扳手。当扳手旋转 至最左边时，可以快速地插入连接器到夹具上。当扳手向右旋转，螺丝旋进固定夹紧连接 器。研磨完成后，拆卸光纤连接器时，只需将扳手向左边旋转即可拆卸。采用带旋转扳手的 单向螺丝固定，光纤连接器拆卸方便，且可牢固地固定光纤连接器，避免在研磨时可能出现 的缩头现象。
[0020]进一步地，所述研磨夹具采用高定位框的方式。所述定位框上设有凹形定位框键 槽，所述定位框键槽对应光纤连接器的光纤连接器卡点，防止连接器装反以及角度偏转，从 而保证3D的key值在0.05度范围内。
[0021] 本发明一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，具有如下的有益效果：
[0022] 第一、光学性能优异，本发明研磨方法制备的光纤连接器在介入损耗和回波损耗 方面均符合国际IEC规范的性能要求，甚至诸如在随机互配的接入损耗和回波损耗均高于 国际IEC规范的要求；
[0023] 第二、信号传输损耗低，本发明制备所得的光纤连接器其曲率半径相比国际IEC规 范的分布范围更小，产品一致性更优;光纤高度、偏心量和APC角度相比国际IEC规范更小， 有效降低信号传输的损耗；
[0024] 第三、综合性能良好，本发明所述光纤连接器进行机械性能、环境性能测试，测试 结果表明本发明所生产光纤连接器已通过美国贝尔实验室Telcordia GR-326-C0RE测试；
[0025] 第四、生产成本低廉，在实际生产过程中，采用本发明研磨方法的生产直通率达到 100%，有效提高了物料利用率，降低了生产制造成本。
【附图说明】
[0026] 图1为现有技术研磨轨迹示意图（十六工位）。
[0027] 图2为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的研磨轨迹示意图（十六工 位)。
[0028] 图3为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的研磨夹具立体组装结构示 意图。
[0029] 图4为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的研磨夹具组装正视图。
[0030] 图5为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的研磨夹具大本体。
[0031] 图6为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的小本体结构图。
[0032] 图7为本发明用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法的光纤连接器插入小本体示 意图。
[0033] 图中的标记包括:1、夹具大本体，2、小本体立柱，3、施压弹簧，4、单向螺丝，5、小本 体固定座，6、定位孔，7、旋转扳手，8、盖板，9、定位框，10、立柱孔，11、挡柱，12、光纤连接器， 13、光纤连接器卡点，14、定位框键槽，15、光纤连接器插芯、16、小本体组件。
【具体实施方式】
[0034] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图 对本发明产品作进一步详细的说明。
[0035] 实施例1
[0036] -种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，所述光纤连接器通过研磨夹具进行 独立加压方式进行分工序研磨：
[0037]如图3、图4、图5、图6和图7所示，所述研磨夹具包括夹具大本体1、若干个小本体组 件16和设置在夹具大本体1上的盖板8,所述夹具大本体1和所述盖板8之间设有若干彼此独 立平行的立柱孔10,所述夹具大本体上均设有若干个小本体组件16,所述小本体组件16上 设有导向的小本体立柱2,所述小本体立柱2顶部通过单向螺丝4活动固定在所述立柱孔10， 所述单向螺丝4设置在所述盖板8上，所述小本体立柱2上嵌套有上下活动移动的施压弹簧 3〇
[0038]如图2所示，所述研磨夹具进行独立加压研磨的轨迹采用螺旋旋转方式进行研磨。 [0039] 在本实施例中，所述光纤连接器为APC型。所述研磨夹具上设有定位孔6，APC型光 纤连接器使用的研磨夹具小本体组件16的定位孔6采用8.15度倾斜。所述分工序研磨渐进 式地采用在磨料粒度上从大颗粒到小颗粒的研磨片把所述光纤连接器固定在所述研磨夹 具进而使用不同的研磨机上进行研磨。具体为所述APC型光纤连接器分工序研磨过程中各 个工序磨料的粒度依次为：3(^111、3(^111、15以111、9以111、以111、403，所述不同工序研磨的时间为 30s。所述夹具本体1与所述研磨机导轨座之间设有垫片，所述垫片的厚度根据分工序研磨 的不同工序磨料粒度的降低逐渐减小。所述研磨夹具在完成研磨后使用水洗研磨端面并用 高压气枪清除脏污。所述的研磨夹具小本体组件16设有可左右扳动的旋转扳手7。所述研磨 夹具采用高定位框9的方式。所述定位框9上设有凹形定位框键槽14,所述定位框键槽14对 应光纤连接器12的光纤连接器卡点13。
[0040] 实施例2
[0041] -种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，所述光纤连接器通过研磨夹具进行 独立加压方式进行分工序研磨：
[0042] 如图3、图4、图5、图6和图7所示，所述研磨夹具包括夹具大本体1、若干个小本体组 件16和设置在夹具大本体1上的盖板8,所述夹具大本体1和所述盖板8之间设有若干彼此独 立平行的立柱孔10,所述夹具大本体上均设有若干个小本体组件16,所述小本体组件16上 设有导向的小本体立柱2,所述小本体立柱2顶部通过单向螺丝4活动固定在所述立柱孔10， 所述单向螺丝4设置在所述盖板8上，所述小本体立柱2上嵌套有上下活动移动的施压弹簧 3〇
[0043] 如图2所示，所述研磨夹具进行独立加压研磨的轨迹采用螺旋上升方式进行研磨。
[0044] 在本实施例中，所述光纤连接器为PC型。所述研磨夹具上设有定位孔6,所述PC型 光纤连接器使用的研磨夹具小本体组件16的定位孔6采用0度垂直。所述分工序研磨采用在 磨料粒度上从大颗粒到小颗粒的渐进式研磨片把所述光纤连接器固定在所述研磨夹具进 而使用不同的研磨机上进行研磨。所述夹具本体1与所述研磨机导轨座之间设有垫片，所述 垫片的厚度根据分工序研磨的不同工序磨料粒度的降低逐渐减小。所述研磨夹具在进完成 研磨后使用水洗研磨端面并用高压气枪清除脏污。所述的研磨夹具小本体组件16设有可左 右扳动的旋转扳手7。所述研磨夹具采用高定位框9的方式。所述定位框9上设有凹形定位框 键槽14,所述定位框键槽14对应光纤连接器12的光纤连接器卡点13。
[0045] 与此同时，为了验证本发明所述研磨方法后对光纤连接器性能提升的效果，采用 本发明研磨方法所得的光纤连接器进行光学性能、3D性能和测试和端面性能测试，并把具 体测试结果与国际IEC规范比对，具体测试结果如所示：
[0046] 表1光学性能测试结果
[0048] 从表1可以看到，本发明研磨方法制备的光纤连接器在插入损耗和回波损耗方面 均符合国际IEC规范的性能要求，甚至诸如在随机互配的插入损耗和回波损耗均优于国际 IEC规范的要求。
[0049] 如表2所示，本发明研磨方法制备所得的光纤连接器其曲率半径、光纤高度、偏心 量和APC角度相比国际IEC规范更优，有效降低信号传输的损耗。
[0050] 表2 3D性能测试结果
[0052]端面性能测试采用400倍显微镜观察端面的划痕、麻点等外观缺陷。从表3可以看 到，本发明研磨方法所制备的光纤连接器产品在端面性能上相比于国际IEC规范而言，其各 项指标远远优于国际IEC规范的指标要求。
[0053]表3端面性能测试结果
[0055] 与此同时，本发明研磨方法制备所得的光纤连接器同时也进行了机械性能、环境 性能测试，测试结果表明本发明所生产光纤连接器已通过美国贝尔实验室Telcordia GR-326-C0RE测试，而常规工艺无法通过。
[0056] 在实际生产过程中，采用本发明研磨方法的生产直通率达到100%，有效提高了物 料利用率，降低了生产制造成本。
[0057] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制;凡 本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡 熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而 作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明 的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的 技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述光纤连接器通过研 磨夹具进行独立加压方式进行分工序研磨： 所述研磨夹具包括夹具大本体、若干个小本体组件和设置在夹具大本体上的盖板，所 述夹具大本体和所述盖板之间设有若干彼此独立平行的立柱孔，所述夹具大本体上均设有 若干个小本体组件，所述小本体组件上设有导向的小本体立柱，所述小本体立柱顶部通过 单向螺丝活动固定在所述立柱孔，所述单向螺丝设置在所述盖板上，所述小本体立柱上嵌 套有上下活动移动的施压弹簧； 所述研磨夹具进行独立加压研磨的轨迹采用螺旋旋转方式进行研磨； 所述分工序研磨的过程中渐进式地采用在磨料粒度上从大颗粒到小颗粒的研磨片把 光纤连接器初产品固定在所述研磨夹具进而使用不同的研磨机上进行研磨得到最终的光 纤连接器产品。2. 根据权利要求1所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述夹 具本体与所述研磨机的导轨座之间设有垫片，所述垫片的厚度根据研磨片的使用时间以及 研磨机导轨座的高度进行调整。3. 根据权利要求2所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述光 纤连接器包括APC型和PC型。4. 根据权利要求3所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述研 磨夹具上设有定位孔，APC型光纤连接器使用的研磨夹具小本体组件的定位孔采用8.15度 倾斜;所述PC型光纤连接器使用的研磨夹具小本体组件的定位孔采用O度垂直。5. 根据权利要求4所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于：所述 APC型和PC型光纤连接器分工序研磨过程中各个工序磨料的粒度依次为:30μπι、30μπι、15μπι、 9ym、lym、ADS，所述不同工序研磨的时间为30s。6. 根据权利要求5所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述研 磨夹具在进完成研磨后使用水洗研磨端面并用高压气枪清除脏污。7. 根据权利要求6所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述的 研磨夹具小本体组件设有可左右扳动的旋转扳手。8. 根据权利要求7所述的用于制作零损耗光纤连接器的研磨方法，其特征在于:所述研 磨夹具采用高定位框的方式。所述定位框上设有凹形定位框键槽，所述定位框键槽对应光 纤连接器的光纤连接器卡点。
【文档编号】B24B37/30GK105922123SQ201610270137
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】孙传生
【申请人】新富生光电(深圳)有限公司