光学器件中玻璃件的清洁问题探讨.pdfVIP

Flyin 珠海飞宇光电科技有限公司 光无源器件玻璃件的表面处理技术 珠海飞宇光电科技有限公司 珠海研发中心 CWDM，PLC,隔离器，光开关等几乎全部的无源器件现在为了提高生产效率，增加器件的可靠性和 环保等因素，都采用了全（胶）玻璃结构。然后石英玻璃由其低的膨胀系数和较低的表面能成为了最初全 胶结构的首选。但是随着市场的发展，成本竞争越来越激烈，几乎所有的厂家都选普通的光学玻璃（大多 为硅酸盐光学玻璃）材料来代替纯的石英玻璃。如玻璃管，V 槽，毛细管等，同等规格要求下，石英玻璃 的成本是普通光学玻璃成本的4-6 倍。 但是用传统对石英玻璃的处理工艺直接搬过来处理普通的光学玻璃，看起来似乎没多大的问题，短 时间内没有明显的差异。但是在器件的强度，可靠性方面确是大相径庭。 众多无源器件厂家经常反映的毛细管，FA 容易裂等就是玻璃表面能没有得到有效改善造成的；无法 100%通过高温高湿实验，关键原因也是玻璃管表面处理问题。玻璃表面的处理主要包括以下三方面：1， 表面能的改善。2，表面清洁。3，胶水的充分固化。 上图为某公司CWDM 经2000h 高温高湿后照片（器件已经失效） 表面能的改善 光学玻璃的本征强度很高，可达10~14Gpa,但实际使用的光学玻璃强度在 140MPA 之下，比本征强度 小几个数量级，而实际强度中，抗拉强度只有抗压强度的 1/8~1/10，这是由于实际玻璃中存在很多微观和 宏观缺陷，特别材料表面的微裂纹，使玻璃的实际强度大为降低。 同时光学玻璃表面与大气中水分的反 Flyin 珠海飞宇光电科技有限公司 应也影响到玻璃的力学性能，玻璃的疲劳和表面水分的存在有密切的关系。 常用玻璃材料的表面能 玻璃种类 温度/ ℃ 表面能σ/J.m-2 钠钙硅酸盐玻璃 1250 0.30-0.32 铅硅酸盐玻璃PbO 15%-20% 1250 0.245-0.25 铅硅酸盐玻璃PbO 50% 1250 0.215-0.22 钠硼硅玻璃 1250 0.24-0.25 铝硅酸盐玻璃 1250 0.35-0.41 使用一定浓度的酸（主要成分为HF 酸）溶液清洗，可以很大程度的提高玻璃件的表面能，可以从根 本上解决光纤器件中玻璃件在高应力或者温度冲击等条件下玻璃件裂的问题。原理是：通过HF 酸侵蚀驱 除表面微裂纹层，或者在原有裂纹深度不变的情况下，通过酸蚀，使微裂纹曲率半径增加，裂纹尖端变钝， 减小应力集中，从而增加表面强度，示意图如下。 酸洗前 酸洗后 经过酸洗，玻璃管，玻璃棒的平均强度可由 170Mpa 迅速提高到 1100Mpa 左右。但是酸的配比，侵 蚀时间需要经过一段时间的摸索。下表是某文献资料对平板玻璃的HF 酸侵蚀后弯曲强度的数据： 表面状态对玻璃抗弯曲强度的影响 玻璃表面状态 平均抗弯曲强度X10/Mpa 拉制的自然表面 19 ．6-21 ．4 用150 号金刚沙打磨过的表面 4 ．0 研磨抛光后的玻璃 6 ．9 未研磨而抛光的玻璃