Y10T124 光纤应力

更新时间:2024-05-03 10:05:14 阅读量:636

Y8T324 (合集2022下)住友用于CPO硅光芯片封装的2.5mm小弯曲半径光纤的应力及应力消除的办法

Y10T111 康宁用于硅光芯片封装的3mm小弯曲半径光纤,提到弯曲导致的应力以及通过表面掺钛离子来增强的办法。当时重点在于小弯曲半径的光纤应力,留了个尾巴,说得空把光纤的应力再补充一下。


1.jpg


光纤的弯曲应力,以中心轴为界,一半是压应力,这个应力对光纤的破坏力不太强,另一半是张应力,这个应力会导致光纤出现裂纹。


2.jpg


康宁有一个光纤可靠性分析的白皮书,对这个应力做过数学模型。


3.jpg


4.jpg


光模块或者EDFA,有一些场景需要光纤永久弯曲的,那么还需要考虑老化带来的应力增大的因素。


5.jpg


另外,光纤通过掺杂来调整折射率,掺入钛来增强结构,早早期也掺钛调整折射率,大多数652光纤采用掺锗来调整折射率,一部分超低损耗光纤掺氟做干线654E光纤,现在的C+L波段Y10T122 华为:L波段EDFA的SHB与SDP评估,光纤掺入磷和铝离子。

这些不同的掺杂,会引起热膨胀系数的变化,热膨胀系数差异引起光纤应力。这个应力比起弯曲应力啥的,很小,几乎可以在应用过程中忽略。


6.jpg


可但是,原理是通的,因为康宁是玻璃板厂,所以给高锟院士做出来第一根低损耗玻璃光纤,现在玻璃基板用于硅光芯片的低射频损耗的新型封装基板,异曲同工而已。

Y8T107 康宁CPO玻璃基板进展

Y10T60 Intel 高频玻璃封装基板的可靠性优化

Y5T37 高速光模块电互联之玻璃通孔

Y10T62 光模块中由于热膨胀系数差异导致的应力

那么,高频玻璃基板所收到的热膨胀系数差异,导致的应力就很难忽略了,因为材料的CTE差,很大很大。


7.jpg


光纤的扭转应力,在拉丝时为了降低偏振模色散,是旋转拉丝,布线时也是旋转布线....还有很多光纤打结的大扭转,这个应力会累积,通常要求光纤在一米内的扭转次数要小于三,避免应力累积


8.jpg


9.jpg


模块器件封装时,光纤经常会被各种固定,会怼到前端面,尤其是遇到尖锐接触,引起径向、轴向的各种裂纹,裂纹的深度与失效率强相关


10.jpg


虽然光纤有表面涂层,单涂层或双涂层作为保护层,高分子聚合物有弹性形变,可吸收一部分应力,可依然在应力较大时产生对内部光纤的次生影响,需要在可靠性分析中做分析。


11.jpg


光纤要切割端面和剥线,必然造成损伤,剥线钳在光纤表面引起划痕,如果划痕过深,则会引起裂纹,需要做寿命测试其破坏力。


12.jpg


端面的破坏的结构,有一个平滑区,然后是雾区,之后是径向裂纹区,玻璃开始破裂。


13.jpg


切面或者嵌入的颗粒物会引起端面的应力,通常也是通过后期检测来确定应力的大小。


14.jpg





5月18号,有相干通信的解读,涉及到C+L波段的光纤磷铝共掺玻璃与放大器的增益。有AI场景提出的光交换的应用(谷歌和NVIDIA都提出光交换),涉及到光纤与玻璃孔板的固定,以及打孔对于玻璃的应力和应力消除工艺。

5月25号,有光器件的封装工艺和可靠性工艺,涉及到光路耦合与光纤尾纤的处理,封装基板与射频带宽的影响(其中玻璃基板属于高频基板,热应力是可靠性隐患)

6月25号是光模块的硅光芯片专题,涉及到硅光芯片与光纤的小弯曲半径的耦合方式与可靠性优化,端面耦合方式有今天聊到的光纤端面应力及应力消除。


15.jpg