光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范 （編制說明）

《光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范》編制說明背景概述在光通信行業(yè)用到光纖的系統(tǒng)中,都必須考慮使光信號以最低的損耗從前端向后端無限的傳輸下去,而這就要用到光纖連接器,光纖連接器的作用就是將光纖連接起來,使光信號能以最低的損耗在光纖系統(tǒng)中傳輸。要想光纖連接器介入光通信線路中對系統(tǒng)影響達(dá)到最小,就必須保證其質(zhì)量,因此,光纖連接器的端面幾何參數(shù)的檢測就變得非常重要。光纖連接器的端面幾何形狀對光纖系統(tǒng)的性能有決定性的作用。光纖活動(dòng)連接器的性能指標(biāo)首先是光學(xué)性能,光學(xué)性能包括插入損耗和回波損耗。通常插入損耗越小越好,回波損耗越大越好，但兩者并非是各自獨(dú)立。其中插入損耗主要取決于端接損耗,即光纖通過其連接器而引起的損耗。影響損耗大小的因素主要包括研磨不充分、光纖偏心、纖芯高度等不一致都容易引起光纖的通信質(zhì)量。光纖端面干涉儀是一種利用光干涉原理，快速測量光纖連接器插芯端面的光纖高度、曲率半徑、頂點(diǎn)偏移等幾何參數(shù)的非接觸式測量儀器，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)光通信領(lǐng)域，是評價(jià)和管控光纖連接器質(zhì)量的重要測量設(shè)備。而目前國內(nèi)對光纖端面干涉儀尚無校準(zhǔn)規(guī)范。一、任務(wù)來源及規(guī)程起草過程根據(jù)國家質(zhì)檢總局2015年國家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制/修訂計(jì)劃，受全國新材料與納米計(jì)量技術(shù)委員會(huì)的委托，由廣州計(jì)量檢測技術(shù)研究院、中國計(jì)量科學(xué)研究院、深圳維度科技有限公司負(fù)責(zé)制定《光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范》技術(shù)規(guī)范的工作。2015年6月，廣州計(jì)量檢測技術(shù)研究院主持承擔(dān)了《光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范》的制定任務(wù)。規(guī)范制定的計(jì)劃時(shí)間為2015年1月至2017年12月。2015年1月至2017年6月，各單位起草人主要進(jìn)行了現(xiàn)有儀器校準(zhǔn)方法的調(diào)研和標(biāo)準(zhǔn)器的選用和測量分析工作；2015年6月至2018年6月期間起草了校準(zhǔn)規(guī)范的草稿，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了規(guī)范技術(shù)內(nèi)容的可行性。由于標(biāo)準(zhǔn)器的制備、篩選難度較大，規(guī)范較既定計(jì)劃有后延，于2018年9月完成。各單位主要起草人進(jìn)行多次討論，進(jìn)行了多家國內(nèi)外生產(chǎn)廠家、多個(gè)型號的儀器的實(shí)驗(yàn)后對草稿進(jìn)行不斷地修改和完善，在10月完成校準(zhǔn)規(guī)范的征求意見稿,并在2018年11月向全國的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)、科研院所以及相關(guān)的行業(yè)企業(yè)征求意見。二、制定規(guī)范主要參考的文件和依據(jù)本規(guī)范主要依據(jù)JJF1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》進(jìn)行編制，JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》、JJF1094-2002《測量儀器特性評定》共同構(gòu)成支撐校準(zhǔn)規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次制定，主要技術(shù)內(nèi)容和計(jì)量特性參考了GB/T18311.16-2007《纖維光學(xué)互連器和無源器件基本試驗(yàn)和測量程序》的部分內(nèi)容。三、規(guī)范的主要內(nèi)容及主要技術(shù)關(guān)鍵規(guī)范的主要內(nèi)容：1、按照J(rèn)JF1071—2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》的要求制定錫膏厚度測量儀校準(zhǔn)規(guī)范，在內(nèi)容和格式上與JJF1071—2010保持一致。校準(zhǔn)規(guī)范的具體內(nèi)容有范圍、概述、計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)、復(fù)校時(shí)間間隔等。2、參考JJF1306-2011《X射線熒光鍍層測厚儀校準(zhǔn)規(guī)范》和JJG818－2005《磁性、電渦流式覆層厚度測量儀檢定規(guī)程》，確定光纖端面干涉儀的4項(xiàng)計(jì)量特性，分別為光纖高度示值誤差、光纖高度示值重復(fù)性、曲率半徑、頂點(diǎn)偏移。針對每一校準(zhǔn)項(xiàng)目，規(guī)定了使用的標(biāo)準(zhǔn)器，并在附錄中給出了推薦使用的標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊的結(jié)構(gòu)和規(guī)格，明確了相應(yīng)的校準(zhǔn)操作。3、對規(guī)范中的技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)方法均進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；依據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》對儀器光纖高度測量示值誤差測量結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了所采用的測量方法合理、可行。規(guī)范的主要技術(shù)關(guān)鍵：1、光纖高度測量示值誤差：根據(jù)調(diào)研，由于光纖陶瓷插芯的光纖高度范圍主要集中在，現(xiàn)有光纖端面干涉儀的典型測量光纖高度范圍為（-50~150）nm，一般企業(yè)使用光纖端面干涉儀時(shí)常用的范圍為(0~150)μm。與此同時(shí)，由于個(gè)別大型光通信企業(yè)如華為、中興等對光纖高度有特殊要求，部分光纖端面干涉儀廠家已有光纖高度差接近500nm的產(chǎn)品，甚至有標(biāo)稱可達(dá)到1000nm的儀器。目前，大部分廠家的儀器的光纖高度范圍是小于500nm，根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)器制備情況，本規(guī)范。同時(shí)，規(guī)范也規(guī)定在進(jìn)行儀器厚度示值誤差校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)依據(jù)用戶實(shí)際的使用范圍，在覆蓋被校儀器標(biāo)稱的最大光纖高度差的23范圍內(nèi)選取3~5種不同高度的標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊作為測量點(diǎn)，在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊有效區(qū)域內(nèi)，分別在同一測量區(qū)域相鄰位置處重復(fù)測量10次并記錄儀器示值，計(jì)算算術(shù)平均值作為該點(diǎn)位的測量結(jié)果，再通過計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊的標(biāo)準(zhǔn)高度值的差值得到該點(diǎn)測量示值誤差2、光纖高度測量示值重復(fù)性：選取3~5種不同高度的標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊作為測量點(diǎn)重復(fù)測量次數(shù)10次，得到測量示值誤差的同時(shí)，也可通過計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差得到該測量點(diǎn)的示值重復(fù)性。這里需特別說明，有部分廠家說明書中的重復(fù)性、再現(xiàn)性3、標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊：近幾年來，隨著臺階高度測量需求的猛增，主要通過經(jīng)國家計(jì)量院定期溯源的標(biāo)準(zhǔn)臺階塊來解決標(biāo)準(zhǔn)光纖高度塊的量值溯源問題，可采用標(biāo)準(zhǔn)臺階塊、白光干涉儀、輪廓儀、原子力顯微鏡等多種非接觸或接觸式測量方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光纖高度的定值。4、曲率半徑：可采用萬能測長儀、工具顯微鏡接觸或非接觸的測量方法標(biāo)準(zhǔn)球面進(jìn)行曲率半徑的定植；5、曲率半徑：可采用萬能工具顯微鏡四、專題研討會(huì)中討論的主要爭議及解決方法1、關(guān)于規(guī)范適用的測量范圍如何界定目前使用中的錫膏厚度測量儀的測量范圍大多在（20~400）μm左右，部分新的儀器最大厚度可達(dá)到1mm以上。根據(jù)查詢資料及調(diào)研統(tǒng)計(jì)，大部分錫膏測厚儀的常用范圍在（100~150）μm，極少有達(dá)到幾百微米以上，實(shí)際上不可能將錫膏做到這么大的厚度。起草組經(jīng)討論后決定將規(guī)范適用范圍定為（0~600）μm，最大校準(zhǔn)點(diǎn)達(dá)到測量上限的2/3，故標(biāo)準(zhǔn)臺階塊最大厚度達(dá)到400μm即可。2、關(guān)于規(guī)范是否需要提出示值誤差和重復(fù)性的技術(shù)要求目前國內(nèi)外各生產(chǎn)廠家對各自產(chǎn)品標(biāo)稱的精度差異很大，部分廠家將分辨力、重復(fù)精度與測量精度等概念混用，有些標(biāo)稱測量精度甚至達(dá)到零點(diǎn)幾微米；某些廠家的技術(shù)指標(biāo)明顯存在問題，例如測量精度為1微米，重復(fù)精度卻為3微米。實(shí)際上，PCB板上的錫膏塊通常是不規(guī)則形狀而非完全平整的，零點(diǎn)幾微米的厚度測量精度沒有實(shí)用意義。因此沒有必要為了驗(yàn)證廠家虛標(biāo)的技術(shù)指標(biāo)，而去花費(fèi)大量的時(shí)間和資源去提高標(biāo)準(zhǔn)器的精度。另一方面，根據(jù)調(diào)研，大部分錫膏產(chǎn)品的控制公差為幾十微米，錫膏厚度測量儀的示值誤差在幾微米到十微米左右應(yīng)可滿足使用要求。由于各類產(chǎn)品的制造要求存在差異，應(yīng)由使用者依據(jù)實(shí)際情況確定驗(yàn)收指標(biāo)較為合理。故本規(guī)范對于示值誤差和重復(fù)性不提出統(tǒng)一的技術(shù)要求。3、關(guān)于如何確定標(biāo)準(zhǔn)器的精度由于錫膏厚度測量儀采用激光三角法或摩爾輪廓測量法，對測量