Leistung und Kompatibilität Ein Vergleich zwischen unterschiedlichen Ferrulentechnologien

Optische Schnittstelle Die am weitverbreitesten Verfahren für die Verbindung Lichtwellenleiter mit Lichtwellenleiter: lösbare Verbindungen (LWL-Stecker), quasi lösbare Verbindungen(z.B. mechanischer Spleiss), nicht lösbare, feste Verbindungen (z.B. Schmelz-Spleiss).

Optische Schnittstelle Intrinsische Verluste Unterschiede des LWL-Aufbaus (unvermeidbare Fehler). Unterschiedliche Kernradien Numerische Apertur NA Brechungsindex-Profil (Profilparameter) (Kern Umformungen) (Kern Exzentrizität) Different core diameter Different numerical aperture Different index profile

Optische Schnittstelle Extrinsische Verluste Ungenauigkeiten bei der Herstellung oder im Design Verluste an Stirnflächen: Reflexion Oberflächenqualität (Rauhigkeit) Schnittwinkel (nicht senkrechter Bruch) Verluste durch: radialen Versatz (Koaxialität) Verkippung (Winkelfehler) axialen Abstand End angle Reflection losses Surface quality Lateral offset Angular misalignment End distance

LWL-Stecker Typische Anforderungen In einer lösbaren optischen Verbindung gibt es mehrere kritische Bedingungen, technische sowie kommerzielle, zu betrachten. Die wichtigsten sind: niedrige Einfügedämpfung (IL) niedrige Rückflussdämpfung (RL) mechanische Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer hohe Packungsdichte hohe thermische Stabilität widerstandsfähiger und handlicher Aufbau marktgerechte Preise

Hochpräzise Führungshülsen LWL-Stecker Prinzip Hochpräzise Ferrulen Hochpräzise Führungshülsen Bronze oder andere Metalle sollten nicht eingesetzt werden, um Verunreinigungen der Stirnflächen zu vermeiden Ferrulen und Hülsen innerhalb den entsprechenden Toleranzen erlauben eine genaue Ausrichtung der Faserkerne

LWL-Stecker Die wichtigsten Parameter Der Hauptfaktor einer LWL-Verbindung ist die Exzentrizität. Die Verluste werden niedrig gehalten, nur wenn die Faserkerne optimal ausgerichtet sind! Schielwinkel (Tilt Angle) Insertion Loss Lichtübertragung wird von der Stirnflächengeometrie stark beeinflusst. Return Loss

LWL-Stecker Die wichtigsten Parameter Tilt angle distribution of centered plug according to DIAMOND factory specifications Core eccentricity distribution according to DIAMOND factory specifications (measured values from production)

LWL-Stecker Ferrulen Technologien DIAMOND Multi-Komponenten Ferrulen mit Neusilber Einsatz Aktive Kernausrichtung Führung der geometrischen Parameter Monoblock Ferrulen aus Zirconia „Tuning“ Prozess abhängige geometrische Parameter

LWL-Stecker Normen CECC 86275-802: 1998 AB BB DB CB Active core aligned   0.4 m (0.5 m)  no tuning ! Tuned connector   0.4 m  1.5m  tuning within 30° area ! Abmessungen Wert Einheit AB Max. 32 ° Theoretisch: 30° BB 0.0004 mm Mit BB  0.4 mm wird die Lage der niedrigsten Dämpfung unerkennbar CB 0.0015 mm DB 0.0005 mm

LWL-Stecker Referenzstecker Ein Referenzstecker muss perfekt sein! Vollkommenheit heisst, dass alle Toleranzen, die in den Normen definiert sind, eingehalten werden. Der besten Wert für die Exzentrizität ist 0 mm, da dies genau dem geometrischer Zentrum der Ferrule entspricht. Ferrulendurchmesser (class 0) 2.499 -0/+0.0005 mm Exzentrizität des Faserkernes im Bezug auf die Ferrulenachse  0.0002 mm Schielwinkel  0.2 ° Exzentrizität der sphärisch-polierten Ferrulenstirnfläche  30 mm Visuelle Inspektion der Faser- endfläche mit 200x Vergrösserung Keine Defekte auf der Kernoberfläche Max. Einfügedämpfung zwischen zwei Referenzsteckern  0.15 dB Visuelle Inspektion Jede 50 Steckzyklen Concentricity range using active aligned connectors against reference Concentricity range using tuned connectors against reference

LWL-Stecker Stirnflächengeometrie POLIERRADIUS   FASERSTELLUNG

LWL-Stecker Stirnflächengeometrie APEX OFFSET POLIERWINKEL

Eingesetzte Materialien und Eigenschaften Ferrule mit Neusilber-Einsatz ZrO2 Silica ZrO2 Ferrule ZrO2 Cu-Ni Alloy Silica Epoxy glue Epoxy glue E-Modules: ZrO2: 22.000 N/mm2 Cu-Ni Alloy 17.000 N/mm2 Silica 6.000 N/mm2 E-Modules: ZrO2: 22.000 N/mm2 Silica 6.000 N/mm2

Geometrie der Ferrulen Ferrule mit Neusilber-Einsatz ZrO2 Ferrule  126m  128m  vor dem Trocknen des Klebstoffes an die Faser angepasst 150 m  125m 125 m ist der ideale Faserdurchmesser. Der Innendurchmesser des Loches wird im Bezug auf Faserdurchmesser ausgewählt, um das richtige Flächenverhältnis einzuhalten.

Faserstellung der DIAMOND Ferrule Der Druck an der Faserstirnfläche wird durch elastische Verformung des Klebstoffs absorbiert. Diese Verformung entsteht aus der Dicke des Klebstoffes. Je grösser die Schichtdicke, desto mehr kann der Klebstoff sich verformen. Der Bohrungsdurchmesser der Zirkonia-Neusilber Ferrulen ist an das Faserende angepasst. Die Dicke des Klebstoffs ist ziemlich gross im Verhältnis zur Abmessungen der Faser, so dass die Faser sich leicht verschieben kann, im Bezug auf den Druck des Gegensteckers. Die optische Eigenschaften werden, dank dieser „Flexibilität“ konstant gehalten. Das niedrige Elastizitätsmodul des Glases und die hohe Anpassungsfähigkeit der Faserstellung erlauben einen breiten Toleranz- bereich, bezüglich der Höhe der Faser und des APEX.  128m  is calibrated without glue 150 m

Geometrie zwei zusammengesetzter Ferrulen Die effektive Kontaktfläche hat einen Durchmesser von etwa 300 m. Die Kontaktfläche ist senkrecht zur Faserachse. Wenn die Stirnflächen zusammengepresst werden, wird eine elastische Verformung der konvex-polierten Fläche erzeugt. Infolge seiner weicheren Material-eigenschaft, zeigt der Neusilber-Einsatz eine grössere elastische Verformung als die ZrO2-Ferrule. Neusilber-Zirkonia und monobloc Zirkonia-Ferrulen sind weltweit problemlos im Einsatz !

Test Resultate IL-Messungen Max offset:  = 0.6 m Estimated mean offset:  = 0.3-0.4 m Area of reference plug Area of measured plugs  = 1.75 m  = 0.7-0.8 m Reference Diamond / Test monobloc Insertion loss @ 1550 nm Average 0.1 dB STD 0.06 dB Max 0.28 dB 80 measurements Reference monobloc / Test Diamond Insertion loss @ 1550 nm Average 0.08 dB STD 0.03 dB Max 0.18 dB 80 measurements

Test Resultate Geometrie und Leistung Die gemessene Dämpfungswerte variieren im Bezug auf die Steckergeomtrie. Die vorher genannten Parameter, Exzentrizität und Schielwinkel, müssen unbedingt unter Kontrolle sein!

Test Resultate IL Vergleich Die Messung gegen Referenz ist die einzige reproduzierbare Prozedur, die als allgemein gültige Anforderung akzeptiert werden kann.

Test Resultate Zusammenfassung Area of Active Core Aligned 0.1 dB connectors Area for Active Core Aligned 0.5 dB connectors Area of Monobloc 0.1 dB connectors Area of Monobloc 0.5 dB connectors Measured monobloc sample plugs (various supplier) Geometrie und optische Leistung eines LWL-Steckers sind direkt von einander abhängig. Die Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Steckertechnologien wird nur garantiert, wenn die Stecker alle normenentsprechende Toleranzen , bezüglich Geometrie und Oberflächenqualität, 100% aufweisen. KLEINER SCHIELWINKEL KLEINE EXZENTRIZITÄT KLEINE DÄMPFUNG