СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО КОННЕКТОРА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
METHOD OF MAKING CERAMIC CONNECTOR FOR CONNECTING OPTICAL FIBRES

Данное изобретение относится к керамическим коннекторам, соединяющим оптические волокна в линиях связи, в интегральных схемах, в полупроводниковых приборах. Керамические соединительные изделия волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) должны выдерживать сверхжесткие экологические условия эксплуатации и иметь высокую точность изготовления капиллярного отверстия (0,126+0,001 мм для одномодовых волокон; 0,127+0,004 мм для многомодовых волокон). Капиллярное отверстие в керамических наконечниках должно быть точно соосно с внешней поверхностью коннектора, чтобы исключить любые продольные смещения волокна относительно соединительного соединения в процессе эксплуатации с целью минимизации оптических потерь. Через узкое капиллярное отверстие должно легко проходить оптическое волокно. Качество керамических коннекторов для ВОЛС определяется методом формования.
Известно, что самым оптимальным методом изготовления керамических коннекторов с капиллярным отверстием, размеры которого максимально приближаются к номинальным, является инжекционное формование. В патенте (США, №5034170, В29С 45/80) представлено техническое решение, связанное с высокопрецизионным регулируемым инжекционным формованием одномодовых оптических коннекторов.
Этот способ требует изготовление высокопрецизионных сложных форм, что удорожает себестоимость изготовления керамических оптических коннекторов.
Точность размеров внутреннего отверстия, внешнего диаметра и соосности этих диаметров определяются точностью изготовления формы и формообразующего стержня при этом формовании.
В изобретении фирмы ТОТО Ltd (США, №5615291 G0B 6/36 25.03.1997) в качестве формообразующего капиллярное отверстие стержня в заготовке керамического коннектора применяется стержень из карбида вольфрама.
Наиболее близким техническим решением является решение, представленное в патенте (Япония, №1-45042). В этом способе при инжекционном формовании в качестве формообразующего капиллярного отверстия стержня применяют проволоку из никелевых сплавов. Этот способ не дает максимального приближения к номинальным размерам капиллярного отверстия, поэтому требуется длительное шлифование отверстия. Длительное применение шлифования отверстия приводит к тому, что на внутренней поверхности остаются дефекты, приносящие повреждения оптическому волокну при вставки в коннектор. При этом в этом способе проволоку необходимо вытаскивать из отверстия, что приводит к дефектам внутренней поверхности капиллярного отверстия.
Целью изобретения является получение заготовки керамического наконечника с капиллярным отверстием, размеры которого максимально приближены к номинальным, и внутренняя поверхность отверстия для оптического волокна не имеет дефектов.
Цель достигается применением инжекционного формования керамического порошка, смешанного с временной технологической пластичной связкой в форму с формообразующим капиллярное отверстие стержнем из флюорокарбона (PVDF-поливинилиденфторид).
Этот материал обладает твердостью, прочностью, способностью при давлениях фомования 1500-2000 и температуре до 150-160°С сохранять свои размеры с точностью до микрона. Этот стержень остается при формовании внутри заготовки коннектора и удаляется вместе с временной технологической связкой при спекании заготовки наконечника.
Способ осуществляется следующим образом.
2
2
3
В качестве исходного порошка был использован порошок диоксида циркония состава ZrO+3 мол.% YО, полученный методом химического осаждения из растворов солей.
Порошок имел следующие свойства:
2
Удельная поверхность частиц Sуд=8-10 м/г;
3
Пикнометрическая плотность γ=6,0-6,02 г/см;
Размер кристаллитов - 35-40 нм;
Размер агломератов 0,5-1 мкм.
Порошок смешали при температуре 170°С в течение 2 ч с временной технологической связкой Siliplast - НО (Ф. «Zschimmer-Schwarz»), в количестве 17,5 мас.%. Из этой массы с при температуре 140°С с помощью гранулятора изготовили гранулы размером 3-5 мм. Формование заготовок проводили на термопластавтомате при следующих параметрах: давление впрыска 1500-1600 бар, температура керамической массы 140-160°С, температуры формы 60°С. Впрыск пластичной массы (шликера) происходил в форму со стержнем из флюорокарбона. После застывания стержень обрезали с 2-х сторон. Заготовки керамических коннекторов с флюрокарбоновыми стержнями в капиллярных отверстиях погружали в проточную воду, нагретую до 70°С, в течение 2 ч. При этом 60 мас.% связки удаляется из массы заготовки и сохраняется форма наконечников с капиллярным отверстием. Спекание наконечников проводили в 2 этапа в электрических печах. Первый этап спекания до 1000°С в течение 2 ч, второй - окончательное спекание при температурах 1400-1500°С. Спеченные заготовки коннекторов были распилены вдоль капиллярного отверстия и на них были измерены свойства. В таблице представлены результаты измерений шероховатости поверхности, наличие дефектов после спекания до механической обработки.
Таблица
% эксперимента
Материал стержня
Шероховатость поверхности отверстия, мкм
Ra
Rz
Rt
1
флюорокарбон
0,3-0,48
1,6-1,83
2,26-2,5
2
Проволока нержавеющая сталь, покрытая тефлоном
1,2-2,0
6-10
20-22
прототип
3
Проволока - никелевый сплав
0,8-1,2
2,2-2,6
6,9-7,6
Изобретение позволяет упростить получение соосности капиллярных отверстий и при этом уменьшить себестоимость изготовления керамических коннекторов. При этом поверхность внутреннего капиллярного отверстия является бездефектной.