Was ist der "Lichtwellenleiter-Endflächenwinkel"?

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Tritt ein Fehler beim Spleißen auf, wenn der Schnittwinkel nicht 90 Grad beträgt?

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Ob die Schnittfläche einer Glasfaser bei einer Glasfaser-Spleißung einen Fehler am Spleißgerät verursacht, hängt davon ab, ob der Winkel der Schnittfläche relativ zur Senkrechten (Schnittwinkelabweichung) den voreingestellten Toleranzschwellenwert des Spleißgeräts überschreitet.

1. Physikalische Definition und technische Referenz

  • Ideale Schnittfläche: Theoretisch sollte die Normale zur idealen Glasfaserschnittfläche vollständig mit der Längsachse der Glasfaser übereinstimmen, d. h. der Winkel zwischen der Schnittfläche und der Glasfaserachse beträgt streng 90^\circ (wobei der technisch definierte „Schnittwinkel″ 0^\circ beträgt).
  • Tatsächliche Schnittfläche: Aufgrund von Faktoren wie der mechanischen Präzision des Spleißschneiders, der Abnutzung der Klinge und der Zugkraft auf die Glasfaser weist die tatsächlich geschnittene Schnittfläche zwangsläufig einen winzigen Neigungswinkel \theta auf.

2. Erkennungsmechanismus und Fehlerlogik des Spleißgeräts

Moderne Hochpräzisions-Glasfaser-Spleißgeräte (Fusion Splicer) verfügen vor der Bogenentladung über ein internes bidirektionales (X-Achse / Y-Achse) hochauflösendes Mikroskopie-Bildgebungssystem zur automatischen Bilderkennung und algorithmischen Bewertung der Schnittflächen:

  1. Innerhalb des Toleranzschwellenwerts (Kein Fehler, normale Spleißung):

    • Singlemode-Glasfaser (SMF, z. B. G.652): Der voreingestellte zulässige Toleranzschwellenwert für den Schnittwinkel bei Standard-Spleißgeräten liegt typischerweise bei \le 1.0^\circ \sim 1.5^\circ.
    • Multimode-Glasfaser (MMF) oder Spezialglasfaser: Der voreingestellte Schwellenwert ist in der Regel weiter gefasst, nämlich \le 2.0^\circ \sim 3.0^\circ.
    • Solange der tatsächliche Schnittwinkel innerhalb des Schwellenwerts liegt, löst das Spleißgerät keinen Fehler aus und fährt mit der Kern-/Mantel-Ausrichtung und der Spleißung fort. Während der Entladung kann die Oberflächenspannung des geschmolzenen Quarzes (Surface Tension Effect) winzige Unebenheiten der Schnittfläche bis zu einem gewissen Grad selbst beheben.

  2. Überschreitung des Toleranzschwellenwerts (Fehler ausgelöst, Spleißung abgebrochen):

    • Wenn die Schnittfläche um mehr als den voreingestellten Grenzwert von 90^\circ abweicht (z. B. Schnittwinkel > 1.5^\circ oder > 2.0^\circ), unterbricht das Spleißgerät sofort den Arbeitsablauf und löst einen Fehler aus (häufige Warnhinweise sind: Cleave Angle Error, Fiber Angle Too Large oder „Glasfaser-Schnittwinkel zu groß“).
    • In diesem Fall weigert sich das Spleißgerät zu entladen, und die Glasfaser muss entfernt, neu abisoliert, gereinigt und geschnitten werden.

3. Physikalische Auswirkungen eines zu großen Schnittwinkels auf die Spleißqualität

Wenn der Beurteilungsstandard des Spleißgeräts zwangsweise reduziert wird, um eine Spleißung mit großem Winkel zuzulassen, führt dies zu folgenden optischen und physikalischen Defekten:

  • Deutlich erhöhte Spleißverluste: Eine schräge Schnittfläche führt nach dem Schmelzen zu einer Krümmung oder lokalen Fehlstellung der Kernachse, was zu übermäßigen Einfügungsverlusten (Insertion Loss) führt.
  • Interne Blasen und strukturelle Defekte: Beim Zusammenfügen der beiden Glasfaserschnittflächen bildet sich ein asymmetrischer keilförmiger Spalt. Restluft kann beim Schmelzen in das geschmolzene Quarz eingeschlossen werden, was zu Mikromblasen oder nicht geschmolzenen Bereichen der Schnittfläche führt.
  • Verschlechterung der mechanischen Festigkeit und des Rückflussdämpfung: An der Verbindungsstelle entstehen Restspannungskonzentrationen, die die Zugfestigkeit verringern und gleichzeitig die optische Rückflussdämpfung (Return Loss) der Glasfaserverbindung erheblich verschlechtern.

Hinweis: Glasfaserschneider und Glasfaser-Spleißgeräte sind Standardgeräte zur Glasfaserbearbeitung und gehören nicht zur Kernproduktlinie von Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®). Für hochwertige Glasfaserprojekte und Sensor-Spleißungen wird empfohlen, die Werkzeughalter des Schneiders regelmäßig zu reinigen und die Klingen der Schneidwerkzeuge zu drehen, um sicherzustellen, dass der Schnittwinkel stabil unter 1.0^\circ gehalten wird.