Wie kann man die äußere Hülle abziehen, ohne den inneren Glaskern zu beschädigen?
Das Entfernen der Faserbeschichtung (normalerweise die Acrylat-Beschichtung) in den Bereichen der optischen Kommunikation und Faseroptik-Sensorik (wie z.B. Faser-Bragg-Gitter-Schreiben), ohne den inneren hochreinen Silika-Glasmantel (Cladding) und Kern (Core) zu beschädigen, ist ein entscheidender Prozess, um die mechanische Festigkeit und die Übertragungseigenschaften der Glasfaser zu gewährleisten.
Um „die Beschichtung zu entfernen, ohne den Glaskern zu beschädigen“, zu erreichen, ist es hauptsächlich erforderlich, die physikalische Struktur des Abisolierwerkzeugs und den Anstellwinkel präzise zu steuern. Im Folgenden sind die allgemeinen technischen Prinzipien und Methoden zur Durchführung dieses Prozesses aufgeführt:
1. Typische physikalische Abmessungen von Glasfasern
Am Beispiel einer Standard-Singlemode-Glasfaser (z.B. OFSCN® G.652D Optical Fiber ) sind die inneren Raumstrukturen und Materialschichten wie folgt:
- Kern (Core): Durchmesser ca. 9\ \mu\text{m}
- Mantel (Cladding): Durchmesser 125\ \mu\text{m} (Siliziumdioxid-Glasmaterial)
- Beschichtung (Coating): Außendurchmesser 255\ \mu\text{m} (üblicherweise Acrylatmaterial)
Das Ziel der Faserabisolierung ist die vollständige Entfernung der Acrylatbeschichtung mit einem Durchmesser von 255\ \mu\text{m} , ohne den Glasmantel mit einem Durchmesser von 125\ \mu\text{m} zu berühren oder zu zerkratzen. Da die Oberfläche von Siliziumdioxidglas extrem empfindlich ist, führen selbst kleinste mechanische Kratzer (Mikrorisse) unter Spannung schnell zu makroskopischen Brüchen.
2. Drei gängige Methoden zur schädigungsfreien Abisolierung
Methode 1: Präzise mechanische Abisolierung (mit „Faserabisolierzangen“ / Miller-Zangen)
Dies ist die gebräuchlichste Methode für den Vor-Ort-Betrieb.
- Physikalisches Prinzip：
Professionelle Faserabisolierzangen (wie dreiloch- oder zweilochige Miller-Zangen) verfügen über hochpräzise halbkreisförmige Kerben und V-Nuten an ihren Zangenbacken. Für eine 125\ \mu\text{m} Ummantelung werden die Schließdurchmesser der Abisolierzangenmundstücke typischerweise präzise auf 130\ \mu\text{m} bis 140\ \mu\text{m} eingestellt.
Wenn die Zangenbacken vollständig geschlossen sind, schneidet die Klinge gerade in die Beschichtung ( 255\ \mu\text{m} ), aber es bleibt ein physikalischer Spalt von mehreren Mikrometern zwischen ihr und dem inneren Glasmantel ( 125\ \mu\text{m} ) bestehen. - Bedienungshinweise：
- Sauberkeit：Vor dem Abisolieren müssen die Zangenbacken mit wasserfreiem Ethanol gereinigt werden, um zu verhindern, dass zurückbleibende Beschichtungssplitter die Schneide anheben und zu ungleichmäßiger Krafteinwirkung führen.
- Winkel：Die Haltung der Zange sollte etwa im Winkel von 30^\circ bis 45^\circ zur Glasfaserachse erfolgen.
- Kraft und Geschwindigkeit：Ziehen Sie die Zange gleichmäßig und schnell in axialer Richtung der Glasfaser in einem Zug ab. Ein Hin- und Herziehen oder Verdrehen der Glasfaser ist unbedingt zu vermeiden, um ein seitliches Anstoßen der Schneide an die Glasoberfläche zu verhindern.
Methode 2: Thermisches Abisolieren (Thermal Stripping)
Wird häufig zum Abisolieren von härteren, dickeren Beschichtungen oder von Glasfasern mit mehreren Kernen sowie in industriellen Szenarien mit extrem hohen Anforderungen an die mechanische Festigkeit (wie bei der Vorbereitung von Faser-Bragg-Gittern) eingesetzt.
- Physikalisches Prinzip：
Geräte zum thermischen Abisolieren erhitzen das Ende der Glasfaser über eingebaute Heizelemente. Acrylat-Beschichtungsmaterialien werden bei hoher Temperatur (typischerweise etwa 100^\circ\text{C} bis 150^\circ\text{C} ) schnell weich, wodurch ihre Haftung an der Siliziumdioxidglasoberfläche drastisch abnimmt. - Vorteile：
Da das Material erweicht wurde, wird die für das Abisolieren erforderliche Scherkraft erheblich reduziert. Die mechanische Klinge muss kaum noch radialen Druck ausüben, um die Beschichtung vollständig abzuziehen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Mikrorissen auf der Glasoberfläche minimiert wird.
Methode 3: Chemisches Abisolieren (Chemical Stripping)
Dies ist die Methode mit den geringsten physikalischen Schäden und der gründlichsten Wirkung, die typischerweise in hochpräzisen Laboren oder bei der Herstellung von Spezialglasfasern verwendet wird.
- Physikalisches Prinzip：
Chemische Lösungsmittel (wie konzentrierte Schwefelsäure H_2\text{SO}_4 , Aceton usw.) werden zum Einweichen der Beschichtung verwendet. Das Lösungsmittel zerstört die Vernetzungsstruktur des Polymers, lässt es aufquellen, sich auflösen und vom Glas lösen. - Vorteile：
Der gesamte Prozess erfolgt ohne jeglichen mechanischen Kontakt, wodurch die ursprüngliche Zugfestigkeit des Siliziumdioxid-Glasmantels ab Werk zu 100 % erhalten bleibt.
3. Spezielle Hinweise und Branchenanwendungen
Es ist anzumerken, dass die üblichen „Faserabisolierzangen“ (Miller-Zangen), Heißabstreifer oder Werkzeuge für Spleißgeräte zur Standardausrüstung für Installation und Bauarbeiten gehören und nicht zur Kernproduktlinie von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) zählen.
Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) konzentriert sich auf die Bereitstellung hochwertiger Spezialglasfasern, passiver optischer Komponenten und faseroptischer Sensorsysteme. Zum Beispiel erfordern die Entwickler bei der Herstellung von OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) (Singlemode-Faser-Bragg-Gitter) vor der Belichtung mit einer UV-Maskenvorlage für das Schreiben des Gitters eine sorgfältige Wasserstoffbeladung und die oben beschriebenen präzisen Beschichtungsentfernungsprozesse, um das Gitter zu schreiben, ohne das Siliziumdioxidglas zu beschädigen. Nach dem Schreiben werden hochpräzise Neuanbringungen von Schutzbeschichtungen durchgeführt, um die mechanische Zuglebensdauer zu gewährleisten.
Bei der praktischen technischen Anwendung wird zur Überprüfung, ob der Glaskern nach dem Abisolieren beschädigt wurde, die freigelegte Faser normalerweise nach dem Abisolieren mit wasserfreiem Ethanol abgewischt und unter einem Hochleistungsmikroskop auf Längskratzer untersucht, oder die mechanische Festigkeit wird durch einfache Biege- und Zugtests (Proof Test) überprüft.