La fibra óptica de plástico se describe a menudo como fácil de cortar.conjunto de conectores, y la instalación de campo mucho más indulgente.
Sin embargo, esa ventaja puede crear una suposición engañosa: si el núcleo de fibra es grande, la cara final no necesita mucha atención.
En la práctica, la calidad de una cara final de un POF sigue teniendo una influencia directa en la calidad de los productos.acoplamiento óptico,pérdida de inserción del conector, y el restopresupuesto de energía ópticaUn corte en bruto, contaminación, una brecha de aire excesiva, una mala alineación,o posicionamiento del conector inconsistente puede reducir la cantidad de potencia óptica útil que llega a la siguiente fibra o dispositivo óptico.
La distinción importante es simple: el POF de núcleo grande proporciona más tolerancia, pero no elimina los requisitos ópticos básicos de una conexión.
¿Por qué es importante la calidad de los POF?
La calidad de la cara final de POF se refiere a la geometría de la superficie, el acabado, la limpieza y las condiciones de alineación que influyen en el acoplamiento óptico en una terminación.defectos, la contaminación, la separación o la desalineación pueden reducir la potencia óptica transferida a la siguiente fibra o dispositivo óptico y aumentar la pérdida de conexión.
Una terminación de fibra no es sólo el extremo mecánico de un cable, sino también una interfaz óptica.
En esa interfaz, la luz que sale de la fibra transmisora o del componente óptico debe transferirse eficientemente a la fibra receptora, el detector o la óptica del conector.Cualquier cosa que cambie la condición de la superficie o la relación geométrica entre esos elementos ópticos puede afectar la eficiencia del acoplamiento.
Esta es la razón por la cual el corte y el pulido siguen siendo importantes incluso en sistemas que toleran terminación de campo relativamente simple.
Un núcleo grande significa más tolerancia, no una tolerancia ilimitada
Una de las principales ventajas de los POF industriales es su sección óptica relativamente grande.Los sistemas POF industriales representativos de clase 1 mm utilizan un núcleo óptico mucho más grande que las interfaces de fibra de vidrio de núcleo pequeño, proporcionando una mayor tolerancia geométrica durante la terminación.
Eso facilita la alineación y aumenta la tolerancia a pequeños errores de posicionamiento.
Sin embargo, una mayor tolerancia no debe confundirse con inmunidad a una mala terminación.
Un núcleo grande puede continuar transmitiendo luz incluso cuando la cara final no es perfecta, pero la cantidad de potencia óptica acoplada puede cambiar.separación excesiva, o una desalineación significativa pueden consumir parte del margen de potencia disponible.
El POF de núcleo grande es más fácil de terminar, pero la calidad de terminación sigue determinando la eficiencia y consistencia del rendimiento de la interfaz óptica.
¿Qué sucede con la luz en una cara final de POF?
Cuando la luz llega al extremo de una fibra óptica de plástico, sale de la estructura guiada y entra en la siguiente interfaz óptica.
Idealmente, la cara de extremo presenta una superficie óptica controlada para que la mayor cantidad de energía óptica útil posible llegue a la fibra de apareamiento o al elemento óptico.
Una superficie pobre cambia esa condición.
En lugar de ser transferida de manera eficiente, parte de la luz puede ser dispersa, reflejada, redirigida o no entrar en la región de aceptación utilizable del lado receptor.
Las superficies ásperas e irregulares aumentan la dispersión
Un corte en bruto no crea una superficie óptica perfectamente controlada.
Las irregularidades microscópicas pueden cambiar la dirección de los rayos individuales y dispersar parte de la energía óptica lejos del área de recepción prevista.
El efecto no significa que la luz deje de pasar por la fibra repentinamente. Esta es una de las razones por las que el POF de corte áspero todavía puede operar en muchos enlaces cortos.
El problema es la eficiencia.
Si una parte de la potencia óptica se dispersa fuera de la geometría de acoplamiento útil, la potencia recibida disminuye.
Si la fibra se corta notablemente fuera del eje, la cara final ya no es perpendicular a la trayectoria de la fibra.La luz emergente puede entonces ser presentada a la interfaz de apareamiento bajo una geometría menos favorable, reduciendo el acoplamiento repetible.
El pulido se utiliza para reducir estos efectos mediante la producción de una superficie final más controlada.
Figura de extremo de POF en bruto contra controlado
Por lo tanto, debe entenderse como un proceso óptico y no como una etapa de acabado cosmético.
Las brechas de aire reducen el acoplamiento óptico
Los dos lados de una conexión no siempre forman una vía óptica continua.
Puede haber una pequeña separación entre los extremos de la fibra o entre la fibra y otra superficie óptica.
A medida que la luz sale de una fibra, comienza a propagarse de acuerdo con las características ópticas del sistema.una mayor parte de esa luz puede caer fuera de la región receptora utilizable.
Esto crea una penalización de acoplamiento geométrico.
Una brecha de aire también puede introducir reflexión adicional porque la luz cruza una interfaz entre materiales con diferentes índices de refracción.
La pérdida exacta depende del diseño del conector, las características de la fibra, el espaciamiento y la geometría óptica.
La separación innecesaria entre las interfaces ópticas reduce la eficiencia del acoplamiento y puede aumentar la pérdida de conexión.
Contaminación, arañazos y defectos de la superficie
La contaminación es otra fuente común de pérdida óptica.
El polvo, el aceite, los residuos de pulido u otras partículas pueden interferir con la trayectoria óptica y, dependiendo de su posición y gravedad, pueden bloquear, dispersar o absorber parte de la luz transmitida.
La contaminación también puede crear un problema mecánico: una partícula atrapada entre las superficies de apareamiento puede impedir el asiento adecuado y aumentar efectivamente la separación entre las interfaces ópticas.
Los arañazos requieren un cuidado similar en la interpretación.
Una pequeña marca fuera del área óptica útil puede tener poco efecto práctico, mientras que un defecto más profundo o más extenso a través de la región activa puede perturbar el acoplamiento óptico de manera más significativa.
Por lo tanto, la cuestión relevante no es simplemente si un rasguño es visible.
La pregunta más útil es si el defecto afecta a la región óptica útil o impide que el conector cree una interfaz óptica consistente.
Las lagunas de aire, la contaminación y los defectos de la superficie
¿De dónde proviene la pérdida de conectores POF?
La pérdida del conector POF no es causada por un mecanismo.
Es el resultado combinado de la eficacia con la que el conector coloca dos elementos ópticos y la calidad con la que las superficies ópticas transfieren luz entre ellos.
Varios mecanismos pueden contribuir simultáneamente.
Alineación lateral, angular y axial
Tres formas de alineación son especialmente útiles para comprender la pérdida de conectores.
Desalineación lateralIncluso con un núcleo POF grande, un desplazamiento suficientemente grande reduce la superposición entre las regiones de transmisión y recepción.
Desalineación angularLa luz de la banda de acoplamiento puede llegar al lado receptor en condiciones de acoplamiento menos favorables.
Separación axialSe refiere a la distancia entre las dos superficies ópticas. La separación excesiva puede permitir que el campo óptico se propague antes de llegar a la interfaz receptora.
Desalineación lateral, angular y axial
Un conector bien diseñado controla estas relaciones mecánicamente.
Por lo tanto, su función es más sofisticada que simplemente sujetar dos extremos de cable juntos.El conector debe establecer repetidamente una geometría óptica que mantenga la pérdida de acoplamiento dentro de un rango aceptable.
Geometría y repetibilidad de los conectores
Incluso cuando las caras de extremo son buenas, el ensamblaje de conectores inconsistentes puede crear pérdidas variables.
La fibra debe colocarse correctamente dentro del conector, y la carcasa, el soporte, la ferrule o la estructura de alineación del conector deben reproducir esa posición cuando se acopla la conexión.
Si la posición de la fibra varía dentro del conector o en relación con el elemento óptico de apareamiento, la pérdida de inserción resultante también puede variar.
Esta es una de las razones por las que importa la consistencia de fabricación.
Dos conjuntos POF pueden utilizar el mismo tipo de fibra nominal y conector mientras producen resultados ópticos diferentes si sus procesos de terminación no se controlan por igual.
Causas comunes de la pérdida de la conexión POF
| Condición |
Efecto óptico |
Consecuencias prácticas |
| Cara de extremo áspero |
Aumento de la dispersión |
Potencia óptica acoplada inferior |
| De corte en ángulo o irregular |
Cambios en la geometría del acoplamiento |
Pérdida de inserción mayor o más variable |
| Contaminación |
Bloquea o dispersa la luz y puede impedir el apareamiento adecuado |
Pérdidas más altas o inestables |
| Espacio de aire |
Reduce el acoplamiento geométrico e introduce otra interfaz óptica |
Aumento de la pérdida de conexión |
| Desalineación lateral |
Reduce la superposición entre las regiones ópticas |
Menos potencia transmitida |
| Desalineación angular |
Cambia la dirección de la luz acoplada |
Eficiencia de acoplamiento reducida |
| Posicionamiento inconsistente del conector |
Cambios en la geometría óptica entre ensamblajes o ciclos de apareamiento |
Pérdida medida variable |
No se debe asignar un valor de pérdida universal a ningún factor en esta tabla.
Cortar o pulir POF: ¿Cuándo es apropiado cada método?
Una de las fortalezas prácticas de la fibra óptica plástica es que no todas las instalaciones requieren el mismo nivel de procesamiento de la cara final.
Un corte simple puede ser completamente razonable en algunas aplicaciones.
En otros, el pulido controlado proporciona un valioso margen óptico adicional y repetibilidad.
El método correcto depende más del vínculo que de una regla general.
Corte de campo simple para enlaces cortos y de alto margen
Un enlace POF corto con un margen óptico generoso puede tolerar una simple cara de extremo preparada por campo.
Esto hace que la terminación de campo sea práctica cuando el sistema de conectores y el margen de enlace disponible están diseñados para acomodarlo.
Sin embargo, el "corte de campo" no debe interpretarse como "cualquier corte es aceptable".
Es importante seguir utilizando un método de corte limpio y controlado, ya que aplastar, deformar, rasgar o inclinar mucho el extremo de la fibra puede causar pérdidas innecesarias incluso cuando el enlace en sí es corto.
El gran núcleo y la geometría óptica relativamente tolerante de POF pueden reducir la precisión de alineación requerida para este tipo de terminación de campo.
La terminación de campo funciona mejor cuando el presupuesto del enlace proporciona un margen suficiente para tolerar una superficie óptica menos optimizada.
Polido controlado para conexiones de baja pérdida y repetibles
El pulido se vuelve más valioso cuando una conexión necesita un mejor y más repetible rendimiento óptico.
Un proceso de pulido controlado reduce las marcas de corte ásperas y crea una cara final más consistente.
La mejora exacta depende del conector y del sistema de terminación, por lo que no debe reducirse a un valor universal de dB.
Una mejor preparación de la cara final puede producir mejoras medibles en el acoplamiento óptico, aunque la magnitud depende del conector y del sistema de terminación.
Corte de campo frente al pulido controlado de POF
Esta mejora se vuelve cada vez más útil cuando:
-
la distancia de transmisión aumenta;
-
el número de conexiones ópticas aumenta;
-
el margen de potencia restante se reduce;
-
los conjuntos múltiples requieren un rendimiento constante;
-
la aplicación requiere una calidad de producción predecible.
Una terminación que sea aceptable en un enlace corto y de alto margen puede ser menos adecuada en un sistema de margen más largo o más bajo.
¿Por qué la terminación de la fábrica es una cuestión de repetibilidad, no sólo de apariencia?
La terminación de fábrica de precisión no debe considerarse simplemente como la producción de un extremo de fibra visualmente más limpio.
Su verdadero valor es el control del proceso.
Un proceso de terminación controlada puede estandarizar varias variables al mismo tiempo:
-
estado de corte;
-
la secuencia de pulido;
-
la limpieza de la superficie final;
-
la posición de la fibra dentro del conector;
-
geometría del conjunto de conectores;
-
los criterios de inspección;
-
Verificación de pérdidas ópticas.
Por lo tanto, el beneficio no es simplemente una superficie más lisa.
Es la capacidad de producir múltiples conjuntos de cables cuyo comportamiento óptico es más predecible de una unidad a la siguiente.
Esta distinción se vuelve importante en los sistemas industriales, donde el problema no es a menudo si una muestra puede transmitir luz, sino si puede transmitir luz.pero si los conjuntos repetidos pueden mantener un rendimiento comparable dentro del diseño del enlace.
¿Cómo afecta la pérdida de conectores al presupuesto de energía óptica?
La calidad de la cara final se vuelve más importante cuando se ve a nivel del sistema.
Un conector no existe independientemente del presupuesto de energía óptica.
Cada pérdida de conexión consume parte del margen óptico que permite que el enlace funcione de manera confiable.
Cada conexión consume parte del margen disponible
Un enlace óptico simplificado puede considerarse en términos de:
La pérdida de conectores consume el presupuesto de energía óptica
Margen óptico restante = presupuesto de energía óptica disponible − pérdidas de fibra − pérdidas de conector − otras franquicias requeridas
El presupuesto de energía disponible se establece por las características del transmisor óptico y el receptor.
La fibra misma consume parte de ese presupuesto a través de la pérdida de propagación.
Los conectores y terminaciones consumen otra parte a través de la pérdida de acoplamiento.
También puede ser necesario tener en cuenta los efectos de la temperatura, el envejecimiento, la variación de los componentes, las condiciones de instalación u otras incertidumbres de diseño.
Esto significa que un conector mal terminado no es sólo un defecto local.
Esto reduce el margen disponible para el resto del enlace.
Por qué las pequeñas pérdidas importan más a medida que el vínculo se hace más largo o más complejo
Una sola conexión ligeramente ineficiente puede tener poco efecto práctico en un enlace muy corto con una potencia óptica sobrante sustancial.
La situación cambia a medida que se añaden más elementos de pérdida.
Un cable más largo contribuye a una mayor pérdida de transmisión. Múltiples conectores agregan múltiples penalizaciones de acoplamiento. Las variaciones ambientales o de componentes pueden consumir margen adicional.
Por consiguiente, el sistema se vuelve progresivamente menos tolerante a la pérdida innecesaria de conexión.
No hay una respuesta universal a la pregunta:
¿Es esta cara de extremo POF lo suficientemente buena?
La respuesta depende del presupuesto del enlace.
Un método de terminación que funcione de forma fiable en un enlace corto de un solo conector puede no proporcionar el mismo margen en un sistema más largo que contenga varias interfaces ópticas.
Por consiguiente, debe evaluarse la importancia de la calidad de la superficie final junto con la distancia de transmisión, el número de conectores, la salida del transmisor, la sensibilidad del receptor y el margen de diseño requerido.
Control práctico de la calidad en la cara final de los conjuntos POF
Una buena calidad de terminación de POF no requiere tratar cada aplicación como un sistema óptico de grado de laboratorio.
Requiere controlar las variables que realmente influyen en el acoplamiento.
Flujo de trabajo de control de calidad de terminación de POF
Un proceso controlado debe garantizar que la fibra se corta sin deformaciones graves, que la cara final está preparada al nivel requerido para la aplicación,y ese residuo o contaminación se elimina antes del montaje final..
El posicionamiento del conector también debe ser repetible. Una fibra pulida no puede compensar un conector que permita que la geometría óptica varíe excesivamente.
La inspección visual es útil para identificar daños obvios, contaminación o preparación irregular, pero el rendimiento óptico depende en última instancia de la potencia transmitida.
Para los conjuntos de producción o aplicaciones con márgenes más ajustados, la verificación de pérdidas ópticas proporciona una indicación más directa de si el proceso de terminación completo se realiza de manera coherente.
La inspección de la cara final evalúa la condición física de la superficie, mientras que las pruebas ópticas evalúan el rendimiento de la interfaz óptica terminada.
Ambos pueden ser útiles, pero responden a preguntas diferentes.
Conclusión
La fibra óptica de plástico es más fácil de terminar que muchos sistemas ópticos de núcleo pequeño, pero la terminación fácil no significa que la calidad de terminación sea irrelevante.
Un corte en ángulo puede cambiar la geometría del acoplamiento. Las brechas de aire pueden reducir la superposición óptica. La contaminación y los arañazos significativos pueden perturbar el área óptica útil.La alineación del conector y la consistencia del conjunto determinan si los dos lados ópticos se encuentran en condiciones repetibles.
El gran núcleo de POF proporciona una tolerancia útil a estos efectos, que es una razón por la cual la terminación de campo simple puede funcionar bien en enlaces cortos y de alto margen.
A medida que aumenta la distancia de transmisión, el número de conectores, los requisitos de consistencia o la utilización del presupuesto de energía óptica, el corte controlado, el pulido, el montaje, la limpieza,y la verificación óptica se vuelven progresivamente más importantes.
Por lo tanto, la forma más útil de evaluar una terminación de POF no es si el extremo de la fibra simplemente parece aceptable.
La verdadera pregunta es si la interfaz terminada transfiere suficiente potencia óptica, lo suficientemente consistentemente, para que el enlace completo mantenga el margen de operación requerido.
Preguntas frecuentes
¿Es necesario pulir la fibra óptica de plástico?
Los enlaces POF muy cortos con un margen óptico generoso pueden funcionar de manera confiable con una cara de corte adecuadamente preparada, especialmente cuando el sistema de conectores está diseñado para la terminación de campo.El pulido se vuelve más valioso cuando se reduce la pérdida de conexión, se requiere una distancia de transmisión más larga o una mayor consistencia de montaje a montaje.
¿Por qué una cara de extremo POF áspera aumenta la pérdida óptica?
Una superficie áspera contiene irregularidades que pueden dispersar o redirigir parte de la luz que sale de la fibra.Esto reduce la cantidad de energía óptica que se acopla eficientemente en la siguiente fibra o dispositivo ópticoLa gravedad del efecto depende de la condición de la superficie y de la geometría óptica de la conexión.
¿Puede POF trabajar con una cara de corte simple?
Sí. Una de las ventajas prácticas del POF de núcleo grande es que la terminación de campo simple puede funcionar en enlaces cortos con un margen óptico suficiente.A medida que el enlace se hace más largo o el margen disponible disminuye, el pulido y el control más estricto del proceso se vuelven más importantes.
¿Qué causa la pérdida de conectores en fibra óptica plástica?
La pérdida del conector POF puede ser el resultado de varios mecanismos, incluyendo caras finales ásperas o en ángulo, contaminación, arañazos, huecos de aire, desalineación lateral, desalineación angular,y posicionamiento inconsistente del conectorEstos mecanismos reducen la cantidad de potencia óptica transferida a través de la conexión.
¿El gran núcleo de POF hace que la alineación de los conectores no sea importante?
No. Un núcleo grande aumenta la tolerancia de alineación, pero no elimina los requisitos de alineación..El POF de núcleo grande es más indulgente, no es inmune a la geometría de los conectores.
¿Cómo afecta la pérdida del conector POF al presupuesto de energía óptica?
Cada conector o terminación consume parte del margen de potencia óptica disponible.variación de temperaturaPor lo tanto, la calidad de terminación se vuelve más importante a medida que el enlace se hace más largo, más complejo o más cerca de su límite de potencia óptica.
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