组装光纤|2020-01-15 |集会

光纤是当今数字经济的骨干。由于全球金融交易，高速互联网接入，在线购物，视频游戏等大多数人认为理所当然的东西是可能的，因为薄薄的玻璃股可以每秒传递大量数据。

虽然这项技术给电信带来了革命性的变化，但光纤在航空航天、医疗设备、石油和天然气等行业也变得越来越重要。此外，随着汽车工程师解决与自动驾驶和轻量化相关的问题，预计未来十年对光纤的需求将会增长。

尽管越来越受欢迎，切割过程，剥离和组装光纤部件的过程仍然具有挑战性。工程师必须解决对准和定位，清晰度，纤维准备和排出等问题。

光纤是由高质量的玻璃、塑料和二氧化硅制成的柔韧透明电缆，其工作原理是光的内部全反射。单模和多模光纤有一个玻璃芯，塑料光缆有一个聚合物芯。

光线通过类似于单丝钓鱼线的发丝般细的线发出。

各种光电元件和光子器件是产生，传输，调制，引导，放大，开关和检测光所必需的。这些微型器件组装成耦合光和光纤电缆的封装或模块。

光纤可以以比铝或铜线更快的速度传输数据。其他益处包括较小的尺寸和重量。与铜相比，例如，光纤产生平均节省25％，重量节省50％。光纤也不会对电噪声免疫，并且可以在比铜缆或电线的距离更长的距离上传输数据。

然而，纤维需要精细的处理和精确的排列，它不能弯曲成复杂的形状像传统布线。光纤不像铜线，可以不对齐，但仍然传输电力。由于其尺寸小，需要极高的精度和小位移来正确对齐光纤。

不断增长的需求

根据Grandview Research的数据，2018年全球光纤市场总额为70亿美元。预计从2019年到2025年，中国经济将以每年5%的速度增长。

平均光纤连接的家庭于2017年每月产生86兆字节的数据。但是，预计将超过2022年每月260千兆字节。

Molex LLC是一家连接器、适配器和电缆附件的领先供应商，该公司的光学解决方案业务部门产品经理Adam Houston说:“由于不断增长的带宽需求和网络需求，光纤组件的需求正在增加。”“带宽每五年翻一番。

休斯顿解释说:“10年前，每秒10到40千兆比特的传输速度是热门话题。“现在，我们正在为每秒200千兆和400千兆带宽做准备。”

要解决该问题，Molex正在推广几种新型的基于陶瓷套圈的连接器，可提高端口密度。例如，CS连接器支持下一代QSFP-DD和OSFP收发器，其端口密度加倍。它们具有减少的套圈间距和比传统的LC连接器更高的密度近50％。

Molex产品管理总监Tom Schiltz表示:“如今，密度和低损耗驱动着连接器市场。“随着零部件越来越小，包装成为一个更大的问题。密度、可用性和性能之间存在平衡。”

“思考较小，更密集，更快，更容易，”Corning Inc.全球市场开发副总裁Robert Whitman表示，世界领先的光纤供应商。“通过当今的带宽要求，网络运营商需要更小的更密集的电缆设计，以将更多容量包装成较小的空间。它们还重视安装，修理和维护更容易和更快的设计，以便它们可以最大限度地降低成本，同时最大限度地提高到市场。“

康宁最近揭开了一种称为Rocketribbon的极端密度电缆。它可提供高达3,456个纤维，与现有的1,728纤维中央和绞合管电缆相同。

“除了提高了纤维密度，独特的带状设计使RocketRibbon电缆中的纤维易于管理、识别和跟踪，这大大提高了安装时间，降低了持续的维护成本，”惠特曼说。

数据中心和电信行业仍然是光纤的最大市场，因为它可以在短时间和远程通信中实现高速数据传输。对云应用、视频点播服务和5G网络不断增长的需求，将推动未来的光纤应用。

然而，对其他行业的对光纤的需求，例如航空航天，汽车，医疗和石油和天然气。虽然它具有昂贵和富裕的处理的声誉，但最近的进步使光纤技术更加强大，更容易处理。

“One of the challenges in getting engineers in industries outside of the telecommunications sector to adopt optical fiber is overcoming the fear that it’s a delicate, brittle, hard-to-use and hard-to-terminate technology,” says Bill Weeks, corporate technology fellow at TE Connectivity. “One common misperception is that if you touch the fiber it will break. While that might have been the case back in the 1970s, it certainly isn’t today.”

由于对微创手术的兴趣日益增长，许多新的医疗器械依赖于光纤。该技术用于光传导和照明，柔性捆绑和激光输送系统，如内窥镜设备。

光纤在石油和天然气工业中也流行用于井下应用，如传感压力和极端温度。

此外，运输设备行业对光纤技术看涨。

“航空航天工程师正试图消除商业和军用飞机的复杂性，”周几周。“他们希望取代英里的平行铜线。除了节省重量外，他们还在寻找更容易安装和修理的产品，同时还提供电磁干扰免疫力和更高的速度。

“除了沟通和飞行中的娱乐外，航空航天工业中的光纤应用越来越多的应用是传感，”几周解释。“一些制造商正在使用光纤来监测落地齿轮等东西;机身和翼疲劳;并在复合航空结构中过热检测，含有嵌入式加热器用于融化雪和冰。“

“航空航天和国防部门也看到了对带宽的增加，”航空航天和国防市场总监Scott Flint在康宁。“数据融合，高清实时视频和多光谱和高光谱成像数据流，是所有领域，海，空气和空间的司机。

“此外，在这些平台上被调用减少的Swap-C（大小，重量和功率成本）解决方案，”弗林特指出。“当您考虑多个铜缆的重量和形状因子与单光纤电缆，后者允许在这些平台上更大的耐用性，因为燃料量较少。它还可以允许由于更多可用空间而携带额外的硬件或传感器。“

威克斯表示，在汽车行业，工程师们已经没有空间来安装线束了，特别是新型自动驾驶汽车需要大量的摄像头、激光雷达、雷达和其他传感设备。“比起使用专用的铜线对，光纤在汽车和卡车上更有意义，”Weeks指出。

“汽车工程师正在研究光纤，以解决轻量化和带宽问题，”Molex先进技术开发总监Tom Marrapode说。“他们也渴望减少传统线束的拥堵和复杂性。”

“由于汽车网络的进步，车辆内的带宽需求继续生长，”工业光学网络总监Mark Bradley在康宁时添加。“虽然车辆内的链接可能短（小于15米），但是在下一个设计周期中，预计带宽消耗将在每秒超过5千兆字节。

布拉德利解释说:“这些数据速度的一个关键驱动因素是未压缩视频的分发，这可能会影响新型安全系统的性能响应时间。”“虽然铜电缆(双绞线或同轴电缆)可以提供更高的带宽，但必须考虑权衡，如电缆尺寸、电缆重量和电缆噪声抗扰性。光学解决方案可以缓解这些限制，同时仍然支持不断增长的带宽需求，就像数据中心一样。”

装配挑战

组装光纤组件具有挑战性。纤维的柔韧性不同于处理铝或铜线等刚性部件。

在将光纤连接到连接器或环之前，必须准备好光纤。这一过程通常包括剥离光纤周围的保护包层和外护套;清除任何残留的残留物;裂开的纤维;并抛光所述光纤端面，以达到光学质量表面。

纤维剥离通常使用手动工具或半图形台式设备完成。用刀片或激光剥离防护涂料。加热系统也用于软化涂层，使得它们可以容易地除去。

“光纤和铜线的最大区别在于终端连接器，”威克斯说。“拔掉铜线相对简单。但是，将一根或多根纤维连接到连接器上是一个更复杂的过程。”

“今天的连接器质量比过去更好，”Schleuniger Inc的产品管理副总裁Pete Doyon添加了Pete Doyon。然而，连接器也保持较小，这使自动化变得困难。我们看到与我们的设备一起使用的最常见的连接器大小是125微米。相比之下，单模光纤的核心尺寸仅为9微米。然而，多模光纤具有较大的核心尺寸。

“对光纤加工设备的需求一直稳定，而且正在增长，”Doyon说。“我们最受欢迎的产品是纤维节7030，这是一个台式机，将缓冲器带到裸露的玻璃上。它以半自动方式剥离光纤，而不触摸玻璃纤维。“

电动机专为剥离单涂层和缓冲纤维而设计。剥离速度，加热时间和加热温度是可调节的。

Doyon解释说:“我们的设备主要用于大规模生产马尾辫和跳线衫。“辫子是一端连接在连接器上的短股电缆;另一端连接到另一根电缆上。辫子的长度各不相同，但通常有3英尺、6英尺、9英尺、12英尺和15英尺的变种。跳线两端都有连接器。

“装配辫子和跳线通常不是高速运行;通常更多地有关质量，”莫森指出。“这个过程平均平均为20秒或更长时间。”

因为即使是微小的灰尘也可以完全阻挡光线，所以清洁很重要。如果纤维股未正确清洁，则可能导致融合件不良和粘合不足。纤维通常用异丙醇或超声波清洁剂清洗。

Master Bond公司的技术支持经理Venkat Nandivada说:“表面处理在光纤组装中起着至关重要的作用。”Master Bond公司是光纤组装应用粘合剂的领先供应商。“在使用粘合剂之前，零件必须清洁和干燥。一种产品的光学和热性能非常好，但如果没有正确的表面处理，粘接强度将会受到限制。”