De las dos formas de férula comunes involucradas en el pulido APC, cónico y paso, la férula del paso es, con mucho, la más fácil en términos de control de geometrías. Las férulas de paso son más caras que las férulas cónicas. Sin embargo, desde un punto de vista puramente controlado, las férulas pasas son absolutamente la mejor y más fácil opción . Si es nuevo en el pulido APC, se recomienda usar férulas de paso sobre cónicas. Las férulas de paso son menos sensibles al proceso menor y las variaciones de materiales, y son mucho más fáciles de trabajar cuando se trata de desarrollar y modificar procesos de pulido. Por lo tanto, el uso de férulas de pasos da como resultado rendimientos de primer paso significativamente mejorados.
Para garantizar un rendimiento óptimo entre los pares acoplados de conectores APC, es importante que las geometrías de la cara final de la férula cumplan o excedan los estándares de geometría final aceptada por la industria 1 . Los problemas más comunes que enfrentan los ingenieros de procesos de pulido con respecto a la geometría de pulido APC generalmente implican la compensación de Apex y las mediciones de ángulo. Hay bastante trigonometría compleja para "probar" las consecuencias geométricas involucradas en la formación y medición de un ángulo curvo en un objeto cónico o cilíndrico (la férula). Pero no es necesario profundizar demasiado en matemáticas complejas. Los diagramas simplificados son suficientes para ayudar a los ingenieros de procesos de pulido visualizar los principios básicos en el trabajo, lo que les permite controlar mejor su proceso de pulido para satisfacer las necesidades de geometría del producto.
Para comprender el pulido de APC, es útil comenzar revisando el pulido de PC. Los mecanismos en el trabajo que afectan el compensación y el ángulo de Apex son los mismos, pero es más simple y más intuitivo al describir el pulido de PC.
APEX offset y ángulos en el pulido de PC
Apex Offset es un concepto bastante simple de entender en el pulido de PC. Con las férulas de PC, la intención es sostener la férula a un ángulo vertical de 0.0 grados durante el pulido (perpendicular a la superficie de pulido). Mientras la férula sea perfectamente perpendicular a la superficie de pulido, el ápice (punto más alto) de la cara final radiada será el centro exacto de la férula, y el valor de desplazamiento del ápice será cero 2 (Figuras 1A y 1B).
Si la férula no es perpendicular a la superficie de pulido, el vértice de la cara final curva no se centrará en la férula: un valor de compensación de ápice> 0 (Figuras 2a y 2b).
Cuanto más sean la férula lejos de la perpendicular, más lejos será el ápice del radio del centro de la férula, por lo tanto, cuanto mayor será el valor de compensación del ápice. El desplazamiento del ápice es directamente proporcional al ángulo con el que se pulió la férula. De hecho, el compensación de Apex y el desplazamiento angular son dos formas de expresar lo mismo, solo usan diferentes unidades de medición. (El desplazamiento del ápice se mide en micras del centro de fibra, mientras que el desplazamiento angular se mide en grados del eje central de la fibra). Dado que el desplazamiento angular es una causa común de problemas de medición de desplazamiento del ápice, los ingenieros de procesos de pulido pueden identificar lo siguiente como una geometría general de geometría Regla del proceso:
- Todos los demás factores son iguales, cuanto mayor sea la diferencia entre el ángulo de pulido previsto y el ángulo de pulido real, mayor será el valor de desplazamiento del ápice medido (o desplazamiento angular).
Además, dado que la cara final está pulida con una superficie radiada (abovedada), sabemos que el ángulo de la superficie de dos puntos a lo largo de la curva no será igual. Es decir, el ángulo en mi punto de ápice y el ángulo en mi punto de línea central de la férula nunca puede ser igual (Figura 3). (Asumimos que el domo creado es perfectamente esférico, lo cual es poco probable en la realidad, pero no es relevante para nuestra discusión).
Aquí hay otro concepto importante a tener en cuenta: el ángulo tangente en mi punto de ápice siempre será exactamente el ángulo en el que mantuve la férula durante el pulido. Si mantuve mi férula a exactamente 0.4 grados de perpendicular durante el pulido, esto producirá un ángulo en mi punto de ápice de exactamente 0.4 grados de horizontal. Es importante recordar este concepto cuando discutimos el pulido APC.
APEX offset y ángulos en el pulido APC
Todo lo anterior también se aplica al pulir las férulas APC: la única diferencia es que, con los APC, tenemos la intención de mantener la férula en ángulo al eje de fibra/férula durante el pulido (típicamente 8 grados) en lugar de perfectamente verticales (0 grados (0 grados ). Esto introduce otros factores que tienen un impacto significativo en los valores de medición de la compensación del ápice y el ángulo, a saber, la forma de la férula, el radio de cara final y el error clave.
Tenga en cuenta que el error clave es un componente principal de los valores de compensación de Apex medidos. El error clave es el "componente de rotación" de Apex Offset. Por ejemplo, si la ranura de la llave del adaptador en mi interferómetro es significativamente más ancho que el ancho de clave en mi conector APC, puede imaginar que es posible rotar el conector ligeramente durante la medición, lo que resulta en valores de medición erróneos. Es un tema complicado explicar completamente y es digno de su propio artículo. Debido a esta complejidad, y al hecho de que los problemas de error clave son menos comunes que los problemas angulares, no discutiré el error clave con gran detalle en este artículo.
Primero, veamos la forma de la férula. Hay dos tipos comunes de férulas APC en términos de forma: cónica y paso.
- La férula cónica (imagen 1), naturalmente, tiene una forma de cono para el área de pulido de la férula.
- La férula de paso (imagen 2) tiene como forma cilíndrica al área de pulido de la férula.
Las Figuras 4A y 4B presentan diagramas de sección transversal de los dos tipos de férula. Las áreas grises son el material de la férula, el centro es la fibra, y las líneas rojas muestran la línea central del diámetro de la férula.
Ahora debemos considerar los resultados de cortar un ángulo de 8 grados a través de ambas formas. Comenzaremos con la forma cónica de la férula.
Forma cónica y ápice3
Si cortamos una línea recta a través de la férula cónica, podemos ver que, debido a la forma del cono, cualquier ángulo cortado a través de la superficie nos deja con distancias desiguales desde el centro hasta los bordes exteriores de la férula. (Por el momento, nos olvidaremos de cualquier radio en la cara final; abordaremos este punto más adelante en este artículo).
En la Figura 5, podemos ver que la distancia del centro al borde izquierdo (inferior) es mayor que la distancia desde el centro al borde derecho (más alto):
Si colocamos una línea recta a través de la superficie en ángulo, su punto medio no estará, y nunca puede estar , en el centro de la férula (Figura 6).
A medida que se quitamos más y más material de la forma del cono, el punto central se aleja más y más lejos de la línea central. Este punto medio nunca estará en el centro de la férula, y se moverá más y más lejos del centro a medida que eliminemos más material, y cortemos la férula cada vez más corta (Figura 7).
Ahora consideremos lo que sucede cuando esa superficie tiene una cara radiada en lugar de ser perfectamente plana. En la Figura 8, he agregado radios de 5 mm a dos ubicaciones diferentes en la férula. Como se esperaba, el ápice de la férula estará aún más lejos del centro que el punto medio del corte. Además, continuará moviéndose más y más lejos del centro de la férula a medida que se elimine más material.
Ahora vemos que si pulido una férula cónica a 8 grados, entonces mido en un interferómetro (que también contiene la férula a 8 grados), es prácticamente imposible para mí obtener buenas mediciones de compensación del ápice. Por lo tanto, aquí hay otra regla del proceso de geometría:
- Las férulas APC cónicas deben pulirse en un ángulo superior a 8.0 grados (típicamente 8.2 o 8.3 grados).
Debido a que siempre mantenemos férulas exactamente a 8.0 grados al medir en un interferómetro, si pulimos las férulas cónicas a 8.3 grados, nuestro ápice medido estará más cerca del centro de la ferrule. La forma de la férula permanece constante: mi "Apex de la férula" todavía está lejos del centro. Pero debido a que estamos midiendo desde un ángulo relativo diferente, el "ápice medido" será un punto diferente 4 (Figuras 9a, 9b, 9c).
Al usar un ángulo más grande para pulir de lo que uso para medir, puedo lograr mediciones de compensación de Apex mucho mejores. Pero aún sostiene que, debido a la forma cónica, cuanto más material elimino (cuanto más pulido), peor será mi valor de compensación de ápice medido (el ápice de la férula continuará moviéndose "hacia la izquierda" o hacia la parte inferior lado de la férula). Esto nos da otra regla de proceso de geometría útil:
- Para cualquier ángulo y radio dados con férulas cónicas, cuanto más pulir, más se moverá mi compensación de ápice a la dirección del lado inferior de la férula angulada.
Forma y ángulo cónicos
Ahora necesitamos mirar el ángulo medido. Como discutimos anteriormente (ver Figura 5), cada punto a lo largo de una superficie abovedada tiene un ángulo diferente a horizontal: la tangente al radio en ese punto. En el ápice de la férula, el ángulo será exactamente el mismo que el ángulo en el que se mantuvo la férula durante el pulido. Pero para nuestras mediciones del interferómetro, solo nos importa el ángulo en la región de la fibra: el centro de la férula. Y el ángulo en el centro de la férula (la región de la fibra, donde medimos los valores de ángulo) siempre será menor que el ángulo en el que pulimos (Figura 10) cuando el ápice está en el "lado bajo" del ángulo, y siempre lo hará ser mayor que el ángulo en el que pulimos (no dibujados) cuando el ápice está en el "lado alto" del ángulo.
A medida que eliminamos más y más material y cortamos más abajo en la férula cónica, el ángulo en nuestro ápice permanece constante, mientras que el ángulo en nuestra línea central (el área de fibra) se vuelve cada vez más pequeña. Y dado que solo estamos interesados en medir el ángulo en la región de fibra de la férula, podemos concluir otra regla del proceso de geometría:
- Para cualquier ángulo de pulido y radio dados, cuanto más puliré una férula cónica, más pequeño será mi ángulo en la región de la fibra.
- Si mi ángulo medido es demasiado grande, puedo solucionar esto simplemente puliendo más material (más tiempo de pulido).
- Si mi ángulo medido es demasiado pequeño, no puedo solucionar esto puliendo más: necesitaría modificar mi proceso para eliminar menos material (menos tiempo o películas de pulido menos agresivas) y comenzar de nuevo.
Efecto de radio sobre el ángulo
Ahora llegamos al efecto que nuestro valor de radio tiene en nuestro ángulo en la región de la fibra. Ya sabemos que, debido a que la superficie es esférica, el ángulo en la región de la fibra siempre será diferente al ángulo en el ápice de la férula (ver Figura 10). Pero la magnitud de esa diferencia en el ángulo depende de cuán curvado sea el radio. Un radio más grande ("más plano") tendrá una diferencia menor; Un radio más pequeño ("Rounder") tendrá una mayor diferencia (Figuras 11a y 11b).
Esto nos da dos reglas de proceso de geometría más:
- Aumentar mi radio aumentará el ángulo en mi región de fibra. (Esto se aplica a las férulas cónicas y pasas).
- Aumentar mi radio disminuirá la compensación del ápice. (Esto se aplica a las férulas cónicas y pasas).
Podemos ver que con las férulas cónicas, la profundidad a la que cortamos, hasta qué punto la férula cortamos y cuánto material eliminamos, debe estar muy bien controlado si tenemos alguna esperanza de controlar nuestro apagón de ápice y ángulo medidos valores. Como veremos, la férula de paso no requiere tal enfoque en la profundidad de corte.
Forma de paso y vértice
Los efectos de cortar un ángulo radiado a través de un paso Ferule son mucho más fáciles de explicar y comprender. Debido a su forma cilíndrica, cualquier ángulo cortado a través de la superficie tendrá exactamente la misma distancia desde el centro hasta el borde exterior (Figura 12).
Debido al diámetro constante del cilindro, la línea central del ángulo siempre estará en el centro de la férula, independientemente de cuánto material se elimine en el proceso de pulido (Figura 13).
Cuando se pule con un radio, podemos ver que, como las férulas cónicas (ver Figura 8), el ápice de la férula también siempre se compensará desde el centro de la férula.
Sin embargo, debido a la simetría de la forma del cilindro, este desplazamiento será significativamente menor que con las férulas cónicas (Figura 14).
Todavía tenemos una compensación de ápice inherente al pulir una superficie abovedada en una férula de paso, pero este desplazamiento es menor y se puede usar un accesorio de pulido estándar de 8 grados.
Forma de paso y ángulo
Sabemos que el ángulo en la región de la fibra siempre será menor que el ángulo en el que estamos puliendo: esto es cierto para las formas cónicas y de férula de paso. Pero al igual que con el ápice, la magnitud de la diferencia es mucho menor cuando se usa férulas de paso. Debido a que el ápice de la férula está más cerca del centro, la diferencia en el ángulo será significativamente menor, insignificante, de hecho. Y, como con el ápice, el ángulo en el centro de férulas no cambiará independientemente de cuánto o cuán poco pulamos.
Efecto de radio sobre el ángulo
Este efecto es exactamente el mismo que con las férulas cónicas (ver Figuras 11a y 11b), y las mismas reglas dadas en esa sección se aplican a las férulas de paso.
Conclusiones
Controlar el ápice y el ángulo en las férulas cónicas es mucho más difícil que con las férulas escalonadas, a saber, porque necesitamos controlar la "profundidad de corte": la cantidad de material de la férula que eliminamos durante el proceso de pulido. Esto significa que debemos asegurar que las películas de pulido que utilizamos tengan una consistencia abrasiva excepcional de lote a lotes. Además, dado que la tasa de corte abrasiva de las películas de pulido disminuye cuantas más veces usemos la película, es probable que necesitemos reducir la cantidad de veces que reutilizamos las películas en nuestro proceso (esto aumentará los costos de pulido). Debido a que la férula de paso no se ve afectada por la profundidad de corte, la variación de tasa de corte abrasiva tiene mucho menos efecto en nuestros resultados.
Con férulas cónicas y pasadas, el radio que generamos tiene un efecto similar en el ápice y el ángulo medidos. En general, dirigirse a un radio en el extremo inferior de nuestros límites de tolerancia mejorará nuestras posibilidades de compensación de ápice y mediciones de ángulo aceptables.
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1 Telcordia GR-326; IEC 61755-3-2
2 Esta declaración es un poco de simplificación excesiva. Existen otros factores que ciertamente pueden afectar y afectan los valores de compensación de Apex y ángulo en el pulido de PC y APC, como imperfecciones en material o equipo, errores en la medición, errores de proceso cometidos por los operadores, etc. Nuestra discusión se centra en el concepto de generar Un ángulo radiado a través de una férula APC y cómo nuestro proceso de pulido, en condiciones ideales, afecta el desplazamiento de ápice resultante y los valores de medición de ángulo. Entonces, por simplicidad, ignoraremos tales factores no relacionados con el proceso.
3 Las imágenes de las férulas cónicas y pasadas muestran férulas sin pulir: aún no hay ángulo generado en las puntas. Ambos tipos de férulas están disponibles para comprar como "pre-ángulo", donde el fabricante de férulas ya corta el ángulo. Esto reduce significativamente el tiempo de pulido y los costos para el conjunto del cable. Sin embargo, si usa férulas preagladas o no, se aplican los mismos factores que afectan el ángulo y el ápice discutidos en este documento.
4 El término "ápice" generalmente se entiende como "el punto más alto a lo largo de una superficie". Pero debemos entender que el "punto más alto" es un término relativo. Más alto, en relación con qué? Usemos un ejemplo de un cono de tráfico naranja. Imagine colocar el cono en el piso y pararse sobre él, para que esté mirando directamente al cono. Desde esta posición, se podría decir que el vértice del cono es el punto más cercano a su cara. Pero, ¿qué sucede cuando pateas el cono sobre su costado, esencialmente inclinándolo 90 grados? Ahora el punto más cercano a su cara no es la punta del cono, en cambio, es el borde de la base del cono. No cambió la ubicación del punto de ápice en el objeto (el cono), solo cambió su posición relativa en el espacio desde donde está midiendo (sus ojos). Por lo tanto, en nuestra discusión, debemos tener cuidado de distinguir entre el ápice de la férula (el punto más alto en su radio, en relación con el ángulo al que estaba pulido) y el ápice medido (el punto en la superficie de la férula más cercana al interferómetro cámara durante la prueba). Esto es particularmente importante cuando se discute el pulido de la férula cónica, ya que el ángulo en el que pulimos la férula y el ángulo al que medimos la férula no son los mismos: esencialmente "patearemos el cono" un poco durante la medición.
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