浅谈光纤连接器的压接与研磨

浅谈变频器中塑料光纤的压接与研磨
摘要：随着科学技术的发展和应用的扩大，光纤技术也迅速发展。

光纤不仅是光纤技术的重要组成部分,而且已成为电子器件领域的重要组成部分。

光纤用来传输光信号的重要介质，因此，光纤的压接与研磨的质量关系到传输性能和可靠性的一个至关重要的问题。

文中讨论了塑料光纤的基本结构、制作方法。

关键词：塑料光纤、压接、研磨
0 前言
随着电力电子技术的不断发展，光纤在光电传输系统的应用更为广泛。

同时，也对光纤提出了更多的、更高的要求，其主要是对可靠性的要求越来越高。

光纤是传输光信号的一种特殊电缆，其可靠连接是保证信号传输的前提。

光纤端子的压接、光纤芯线的处理是保证信号传输质量的重要环节。

因此必须确保光纤的压
接、研磨质量。

下面就光纤的种类特点和变频器中塑料光纤的基本传输原理、压接工艺、研磨方式进行了逐步阐述。

1 光纤的结构
光纤是由纤芯包层组成的,中心部分是纤芯(实心)纤芯以外的部分是包层。

纤芯的作用是传导光波。

包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。

涂覆层的作用是起保护作用。

2 光纤的分类与特点
2.1按材料分类
(1) 高纯度石英(SiO2)玻璃纤维。

这种材料的光损耗比较小，在波长λ＝1.2μm 时、最低损耗约为0.47dB/km 。

(2) 多组分玻璃光纤
用常规玻璃制成，损耗也很低。

如硼硅酸钠玻璃光纤，在波长λ＝0.84μm 时，最低损耗为3.4dB/km 。

(3) 塑料光纤。

用人工合成导光塑料制成，其损耗较大。

当λ＝0.63μm 时，损耗高达100～200 dB/km ；但重量轻，成本低，柔软性好，适用于短距离导光。

2.2 按
传
输
模
数分
类 (1)
单
模
光
纤
单模光纤纤芯直径仅有几微米，接近光的波长。

单模光纤通常是指跃变光纤中，内芯尺寸很小，光纤传输模数很少，原则上只能传送一种模数的光纤，常用于光纤传感器。

这类光纤传输性能好、频带很宽，具有较好的线性度；但因内芯尺寸
小，
难
以
制
造
和
耦合。

(2)
多
模
光纤。

多模光纤纤芯直径约为50μm ，纤芯直径远大于光的波长。

通常是指跃变光纤中，内芯尺寸较大，传输模数很多的光纤。

这类光纤性能较差，带宽较窄；但由于芯子的截面积大，容易制造、连接耦合比较方便，也得到了广泛应用。

2.3阶跃型和梯度型光纤(根据光纤的折射率分布函数
)
（1）阶跃光纤的纤芯与包层间的折射率阶跃变化的，即纤芯内的折射率分布大体上是均匀的，包层内的折射率分布也大体均匀，均可视为常数，但是纤芯和包层的折射率不同，在界面上发生突变。

（2）梯度光纤纤芯内的折射率不是常量，而是从中心轴线开始沿径向大致按抛物线形状递减，中心轴折射率最大。

现阶段我厂在变频器中使用的是多模塑料光纤，主要将变频器中模块的脉冲信号转换为光信号，再到控制部分的主控板进行光信号转换为电信号，主要检测模块的直流电压、IGBT运行状态等参数。

多模塑料光纤比单模石英光纤大100倍，接续简单，而且易于弯曲施工容易。

所以在变频器中得到广泛应用。

3 塑料光纤压接与研磨
3.1光纤压接物料介绍
（1）我厂变频器中使用的塑料光纤主要有单芯和两芯。

光纤（单芯）：HFBR-EUS 100Z
光纤（两芯）：HFBR-EUD500Z
（2）与光纤配套的光纤头有单芯和两芯。

（2.1）下图为单芯光纤头和与之配套的金属圈。

HFBR-4511Z
（2.2）下
图为两芯光
纤头和与之
配
套的金属圈。

（2.3）金属圈的区别。

金属圈外径是相同的，只是内径大小不一。

单光纤头使用内径小的，两芯头光纤使用内径大的。

不能混淆使用，单芯光纤使用内径大的金属圈会导致压接不牢靠，严重的可能造成松脱。

两芯光纤使用内径小的金属圈会使光纤受损。

3.2光纤制作方法
（1）按产品的实际所需裁剪光纤长度。

（2）6.2用剥线钳（型号：P-651）对光纤进行剥离防护层，使用1.0档位（如左图），剥离长度3mm （如右图）
HFBR-4501Z HFBR-4516Z
光纤芯
线，剥
长3mm
用剥线钳的1.0档位对光纤进行剥离防护层，剥离长度约3mm。

对于两芯光纤芯线剥离应平
齐，却保压接质量。

剥离长短不一会影响光纤传输信号。

（3）把光纤连接端子套上金属圈（注：双芯光纤金属圈需先套在光纤上）（如下图），然后
放入压接工具的压接模中，轻轻压合压接工具的手柄,防止端子脱落。

压合压接工具时，要
小心操作，防止端子变形。

（4）把剥好的光纤插入光纤连接端子孔中，顶到端子让剥出的光纤芯线露出约1-2mm。

通过向压柄逐渐施力，压接达到标准出力后，会听到“咔哒”一小声脆响，此时，压接工具会自动打开，压接完成。

光纤芯线
露出约
1-2mm
（5）研磨，用手捏住端子勾把手，把光纤线芯放到413Q 600#砂纸上进行上下或左右平行移动研磨直至光纤线芯与光纤头端口平齐。

（6）把光纤芯线端面及端子清洁干净。

（7）目测检查光纤芯线应为圆形，无缺口，光纤芯线与端子前端面平齐。

（8）检查光纤的光亮度。

方法是：用一头线芯进行对着光亮，观看另一头线芯发出的光集中无散光，光点圆无缺口，换另一头也按上述方法检验。

（9）将标识（规格要求：4号字体，左对齐，长28mm）粘贴在光纤头，要求粘贴良好不脱落（如左图），把制作及自检完的光纤环绕成直径大于100mm左右的圈然后进行包装（如右图）。

通过该方法对塑料光纤进行制作，插接到生产的变频器产品中后，检查时发现有两芯光纤压反的错误，调试实验时发现有信号传输不稳定等现象。

造成生产返工，影响工作效率，延长生产周期。

为了改变这种现状，工艺和质量检验人员积极寻找新的工艺方法，对塑料光纤的压接与研磨方法进行了如下改进：
3.3光纤压接的改进
（1）规范剥线
用剥线钳的1.0档位对光纤进行剥离防护层，剥离长度约3mm。

对于两芯光纤芯线剥离应平齐，却保压接质量。

剥离长短不一会影响光纤传输信号。

两芯光纤芯线剥离
应平齐，却保压接质
量
（2)压接时使光纤同一方向插入光纤头
压接时要求统一将光纤的有字面插入卡子朝上时的光纤头（如下图)，实施该方法彻底消除光纤压反的现象。

（3）研磨的改进
（3.1）使用研磨夹具
（3.1.1）把压接好的光纤线卡到研磨夹具上，卡时要用手把光纤端子勾把手压下，光纤端子勾张开卡到夹具平面处（如下图）
（3.1.2）用剪切钳把露出的光纤芯线修剪
到只留约1 mm （如图14），剪时光纤芯线上不许有缺口。

（3.2）研磨方法的改进
（3.2.1）粗研磨，用手捏住端子勾把手，把带有光纤线的研磨夹具放到413Q 600#砂纸上进行粗研磨，研磨走行为“8”字（如左图)，粗研磨走约20次，研磨到与夹具底面平齐（如右图）。

（3.2.2）精研磨，用3μm 抛光纸，研磨走行仍为“8”字，研磨走5次左右。

4 结语
通过对塑料光纤压接与研磨工艺的改进，大大的减少了光纤压接错误、
光纤接口界面
研磨夹具（型号：HFBR-4593Z ）。