1、概述:
光纖陣列(FA)因體積小、集成度高等優(yōu)勢在光纖通信領域應用廣泛。它需要剝纖切割、點膠固化、研磨拋光等各種操作步驟制作。在剝纖和膠水固化等操作中,很容易因操作不當給光纖帶來微裂紋或微損傷,經(jīng)過較長時間或在惡劣的環(huán)境下,損傷裂化極易造成斷裂,產(chǎn)生嚴重損耗或失效。而使用OLI能在每個產(chǎn)品制作完成后,對每個通道逐一進行掃描檢測,規(guī)避生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的損傷,大大減少后期因隱形損傷帶來的穩(wěn)定性問題。
下面的測試案例即是某客戶使用OLI對其特殊定制的FA進行失效檢測的結(jié)果分析。
2、測量:
客戶的FA結(jié)構(gòu)示意圖如下:
其中一段研磨成平面,并鍍膜(增反或增透),每一通道的光纖為普通單模光纖,輸出端夾角為特殊角(遠大于8度)。
實際的測試接線示意圖如下:
分別測量正常通道與異常通道,兩種狀態(tài)下得到的掃描曲線結(jié)果如下圖所示:
其中,紅色曲線為正常曲線結(jié)果,藍色曲線為異常結(jié)果。
3、分析
為確定每一個峰值對應實際結(jié)構(gòu)的具體位置和形成原因,我們把待測FA拿掉,得到結(jié)果曲線中只有一個峰,即轉(zhuǎn)接跳線的最后一個面,具體位置對應測量樣品結(jié)果中最左邊的一個峰。
觀察計算圖中每個峰的間距如下:
正常曲線結(jié)果(紅線):可觀察得到第一峰和第二峰間距為15mm(從左往右),與待測樣品結(jié)構(gòu)對應上(第一峰對應鍍膜面,第二峰對應傾角面),但是除此之外,還有第三峰,這是怎么情況呢?
對于FA的輸入面,其是一個平面還鍍膜,它的反射較大,當光從有傾角的面返回時,部分光直接從鍍膜面透過被設備檢測到(即第二峰),還有部分光會在鍍膜面再次反射,再次反射光會按照原光路多走一遍,即會多走一個FA的長度,即15mm,此二次反射光即對應第三峰。下圖具體演示了每個反射峰對應的光路走法。
所以,結(jié)果曲線上顯示每個峰之間間距為待測FA的長度15mm,而2次反射的峰也間隔15mm,我們可以推斷,甚至還有3次反射(在15mm之后),只不過每反射一次,光信號被削弱一次,后面的峰因強度太低,沒有檢測到而已。
弄清楚以上光路行進過程以后,我們可以用更簡單直觀的圖示分析方法來展示,二次反射可以用平面鏡鏡像來畫圖分析,如下所示:
異常曲線結(jié)果(藍線):可觀察到第一峰、第四峰、第七峰間距均為15mm(從左往右),根據(jù)以上正常結(jié)果曲線的分析,此三個峰分別對應正常結(jié)果(紅線)的第1、2、3峰。除此之外,異常通道結(jié)果還有第2、3、5、6峰(本樣品經(jīng)客戶拆解后用高倍顯微鏡觀察得到,僅距鍍膜面5mm處有一個破損點)。下面具體分析其成因。
第2峰距離第1峰5mm,說明在距離鍍膜端5mm處有一個失效點(斷裂或破損),由于端面鍍膜,存在高反射,所以原光二次反射后,10mm處又會產(chǎn)生一個峰,此峰低于首次反射的強度,大約-68db左右,而異常點首次反射強度大約在38db左右。
同時一次反射、二次反射光除了部分直接通過鍍膜面回來,還會有部分反射到傾角面,再次反射一遍,即在15mm以后再次出現(xiàn)兩個峰,此兩個峰即對應5、6峰。
由光路示意圖和測量峰值結(jié)果可以看到,鏡像峰和實際異常點產(chǎn)生的峰值回損成比例的降低,距離間隔一模一樣,符合光的相關理論;假設入射光足夠強(或者設備探測靈敏度無限低、測量長度足夠長),還會有更多等比例減小的反射相干峰出現(xiàn)。此種現(xiàn)象非常類似多光束干涉情況。
4、總結(jié)
對于較復雜的光路探測情況,OLI可以很好的檢測到光在每點的反射強度,甚至光在光路中有來回反射的情況均能有效的檢測出來,對于分析樣品內(nèi)具體光的行進過程,理解樣品的結(jié)構(gòu),有非常大的幫助和指導意義。開發(fā)人員或工程師可通過測量結(jié)果,分析內(nèi)部結(jié)構(gòu)、失效點位置和個數(shù),失效點的具體回損值,樣品結(jié)構(gòu)中各個特殊面、點或結(jié)構(gòu)之間的反射影響等。在新品開發(fā)、出貨檢測、故障品的失效分析等領域均可提供實測數(shù)據(jù)支撐,為后續(xù)的產(chǎn)品改進提升提供理論參考。