光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范 （征求意見稿）

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF××××─××××光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationofOpticalFiberEnd-FaceInterferometer（征求意見稿）××××-××-××發(fā)布××××-××-××實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF××××─××××PAGE2OfMeasuringInsideDimensionJJF××××OfMeasuringInsideDimensionJJF××××─××××光纖端面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于測(cè)量PC型及APC型（角度為0°情況下）光纖連接器曲率半徑、頂點(diǎn)偏移、光纖高度的光纖端面干涉儀的校準(zhǔn)。引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJF1071-2010國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則GB/T10610-2009產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法評(píng)定表面結(jié)構(gòu)的規(guī)則和方法GB/T18311.16-2007/IEC61300-3-16:2003纖維光學(xué)互連器件和無源器件基本試驗(yàn)和測(cè)量程序第3-16部分:檢查和測(cè)量球面拋光套管端面半徑GB/T18311.30-2007纖維光學(xué)互連器件和無源器件基本試驗(yàn)和測(cè)量程序第3-30部分：檢查和測(cè)量單套管多芯光纖連接器拋光角度和光纖位置IEC61300-3-15Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Basictestandmeasurementprocedures-Part3-15:Examinationsandmeasurements-DomeeccentricityofaconvexpolishedferruleendfaceIEC61300-3-16Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Basictestandmeasurementprocedures-Part3-16:Examinationsandmeasurements-EndfaceradiusofsphericallypolishedferrulesIEC61300-3-23Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Basictestandmeasurementprocedures-Part3-23:Examinationandmeasurements;fibrepositionrelativetoferruleendfaceIEC61300-3-26Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Basictestandmeasurementprocedures-Part3-26:Examinationsandmeasurements-MeasurementoftheangularmisalignmentbetweenfibreandferrulesaxesIEC61300-3-35Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Basictestandmeasurementprocedures-Part3-35:Examinationsandmeasurements-Visualinspectionoffibreopticconnectorsandfibre-stubtransceivers凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用本規(guī)范。術(shù)語3.1曲率半徑（ROC）光纖連接器端面通常研磨成球面，該球面的半徑即為連接器的曲率半徑，單位為mm。光纖連接器端面結(jié)構(gòu)見圖1。頂點(diǎn)偏移（ApexOffset）端面研磨后最高點(diǎn)到光纖纖芯之間的直線距離，單位為μm。3.3光纖高度（FiberHeight）光纖凹陷或凸出端面距離的絕對(duì)值，即光纖端面到理論端面距離的絕對(duì)值，單位為nm。3概述光纖端面干涉儀（以下簡(jiǎn)稱干涉儀）是一種利用光干涉原理，快速測(cè)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(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)光通信領(lǐng)域，是評(píng)價(jià)和管控光纖連接器質(zhì)量的重要測(cè)量設(shè)備。光纖連接器端面結(jié)構(gòu)見圖1。1—頂點(diǎn)偏移2—光纖3—曲率半徑4—光纖高度5—頂點(diǎn)偏移圖1光纖端面干涉儀檢測(cè)的光纖連接器的結(jié)構(gòu)及干涉條紋示意圖干涉儀按照測(cè)量原理可分為二維法和三維輪廓測(cè)量法，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。1—顯微鏡單元2—干涉顯微鏡3—物鏡4—光纖連接器端面5—光纖連接器6—套管7—調(diào)節(jié)器8—定位臺(tái)9—干涉分析儀10—表面數(shù)據(jù)處理單元11—監(jiān)測(cè)器圖2光纖端面干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖4計(jì)量特性4.1光纖高度示值誤差和示值重復(fù)性光纖端面干涉儀示值誤差要求見表1。光纖高度示值重復(fù)性應(yīng)不大于儀器示值誤差的二分之一。表1光纖端面干涉儀主要計(jì)量性能要求光纖高度h/nm示值誤差≤160nm±10nm±50nm≤500nm±50nm注：1.具備條件，光纖高度量程可擴(kuò)展到≤1000nm，校準(zhǔn)方法參照6.1。4.2曲率半徑示值誤差和示值重復(fù)性曲率半徑測(cè)量范圍應(yīng)滿足（10~25）mm，示值誤差應(yīng)不超過±0.1mm。曲率半徑示值重復(fù)性應(yīng)不大于儀器示值誤差的二分之一。4.3頂點(diǎn)偏移示值誤差和示值重復(fù)性頂點(diǎn)偏移測(cè)量范圍應(yīng)滿足（0~30）μm，示值誤差允差不超過±10μm。頂點(diǎn)偏移示值重復(fù)性應(yīng)不大于儀器示值誤差的二分之一。注：1.4.1~4.3有出廠技術(shù)要求的應(yīng)不超過出廠技術(shù)要求。2.4.1~4.3校準(zhǔn)工作只給出測(cè)量結(jié)果，不判斷合格與否，上述計(jì)量特性僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件溫度應(yīng)在（20±3）℃范圍內(nèi)。濕度不超過65%RH。標(biāo)準(zhǔn)器和被校準(zhǔn)儀器的等溫時(shí)間應(yīng)符合儀器說明書的要求。5.2校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器表2校準(zhǔn)項(xiàng)目及校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器和要求1光纖高度示值誤差和示值重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖高度≤160nmU:3.4nm~6.0nm，k=2標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖高度≤500nmU:5.0nm~15nm，k=22曲率半徑示值誤差和示值重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器或標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球U=0.03mm，k=2;或標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球圓度不大于5μm。3頂點(diǎn)偏移示值誤差和示值重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器，偏移值不確定度：U=3.0μm，k=26校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)前，需確保儀器處于正常的工作狀態(tài)及沒有影響校準(zhǔn)計(jì)量性能的因素后方可進(jìn)行校準(zhǔn)。所用的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器應(yīng)確保表面潔凈，避免劃痕、腐蝕和氧化。需調(diào)節(jié)干涉儀的光路方向，使標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器與套管座軸向平行，并定位套管使干涉儀測(cè)量中心與套管的中心重合。然后，旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器刻線截面垂直于干涉儀的放置平面。6.1光纖高度示值誤差和測(cè)量重復(fù)性在覆蓋被校儀器三分之二量程的范圍內(nèi)選擇3至5點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，選取相應(yīng)光纖高度值的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器。測(cè)量時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器刻線垂直朝上的位置測(cè)量。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器重復(fù)測(cè)量10次，取平均值為測(cè)量結(jié)果，與標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖高度標(biāo)準(zhǔn)值之差為示值誤差。選取其中一個(gè)光纖高度的重復(fù)測(cè)量10次數(shù)據(jù)中最大值與最小值之差的為示值重復(fù)性。6.2曲率半徑示值誤差和測(cè)量重復(fù)性在覆蓋被校儀器量程的范圍內(nèi)選擇3點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，選取相應(yīng)半徑值的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器或標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器或標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球重復(fù)測(cè)量5次，取平均值為測(cè)量結(jié)果，與標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器或標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球半徑標(biāo)準(zhǔn)值之差為示值誤差。最大值與最小值之差最大的為測(cè)量重復(fù)性。選取其中一個(gè)曲率半徑的重復(fù)測(cè)量5次數(shù)據(jù)中最大值與最小值之差的為示值重復(fù)性。6.3頂點(diǎn)偏移示值誤差和測(cè)量重復(fù)性在覆蓋被校儀器量程的范圍內(nèi)選擇3點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，選取相應(yīng)偏移值的標(biāo)準(zhǔn)連接器。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器重復(fù)測(cè)量5次，取平均值為測(cè)量結(jié)果，與連接器頂點(diǎn)偏移標(biāo)準(zhǔn)值之差為示值誤差。選取其中一個(gè)頂點(diǎn)偏移的重復(fù)測(cè)量5次數(shù)據(jù)中最大值與最小值之差的為示值重復(fù)性。7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)經(jīng)校準(zhǔn)的光纖端面干涉儀出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書包括的信息應(yīng)符合JJF1071-2010中5.12的要求。8復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由光纖端面干涉儀的使用狀況、使用者、設(shè)備本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)儀器實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔。建議復(fù)校時(shí)間間隔一般不超過1年。

附錄A光纖端面干涉儀光纖高度示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定A.1測(cè)量方法光纖端面干涉儀的光纖高度示值是用一組標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器進(jìn)行校準(zhǔn)得到的，根據(jù)實(shí)際測(cè)量應(yīng)用范圍和條件的不同，設(shè)定好相關(guān)的測(cè)量程序和條件，并按要求進(jìn)行必要的儀器預(yù)校準(zhǔn)后再進(jìn)行測(cè)量。本次評(píng)定以分辨力0.1nm的光纖端面干涉儀為例。A.2測(cè)量模型QUOTEQUOTEQUOTE(A.1)式中：儀器示值的平均值，nm；h光纖高度標(biāo)準(zhǔn)值，nm；δ校準(zhǔn)點(diǎn)的示值誤差，nm。A.3不確定度來源不確定度各分量來源見表A.1表A.1不確定度分量一覽表不確定度分量符號(hào)不確定度分量名稱儀器測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量?jī)煞至恐腥≥^大的值為QUOTE儀器測(cè)量分辨力引入的不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器測(cè)量結(jié)果引入的不確度分量A.4方差和靈敏系數(shù)因δ=-h，所以靈敏系數(shù)ci:,、分別為和h的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，因和相互獨(dú)立，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為：=式中：—儀器示值引入的不確定度分量；—標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器引入的不確定度分量。A.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量A5.1儀器示值引起的不確定度分量A.5.1.1測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量光纖端面干涉儀的測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量可以通過10次重復(fù)連續(xù)測(cè)量得到，測(cè)量結(jié)果見表A.2，計(jì)算單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為實(shí)際測(cè)量時(shí)采用10次重復(fù)測(cè)量結(jié)果的平均值，則實(shí)測(cè)記錄見表A.2。表A.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表標(biāo)準(zhǔn)光纖高度/nm儀器示值/nm平均值/nm平均值標(biāo)準(zhǔn)差h：17.717.317.117.417.417.117.10.1617.116.518.016.716.2h：65.766.066.666.366.566.266.40.0866.466.366.466.766.8h：157.1159.4158.7158.5158.8159.2159.20.20159.0160.3159.3158.7160.2h：292.3290.9290.9290.7293.0292.7291.30.39292.6290.1292.3290.0289.7h：344.0337.5337.6337.6337.3337.3337.40.18337.0337.2338.7336.8336.6A.5.1.2光纖端面干涉儀分辨力引入的不確定度分量光纖端面干涉儀分辨力為0.1nm,其量化誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為均勻分布，則和取其中較大者，故=QUOTEA.5.2標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器引入的不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器引入的不確定度主要來源于連接器光纖高度標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)量不確定度，可根據(jù)校準(zhǔn)證書給出的擴(kuò)展不確定度來計(jì)算。當(dāng)h為17.7nm時(shí)，U=6.0nm，包含因子k=2，則當(dāng)h為65.7nm時(shí)，U=3.3nm，包含因子k=2，則當(dāng)h為157.1nm時(shí)，U=4.9nm，包含因子k=2，則當(dāng)h為293.0nm時(shí)，U=11nm，包含因子k=2，則當(dāng)h為344.0nm時(shí)，U=15nm，包含因子k=2，則A.6標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表表A.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度符號(hào)數(shù)值/nm光纖高度測(cè)量重復(fù)性h：17.70.16h：65.70.08h：157.10.20h：292.30.39h：344.00.18標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖高度測(cè)量結(jié)果h：17.73.0h：65.71.7h：157.12.5h：292.35.5h：344.07.5A.7合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度＝用h為17.7nm的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器校準(zhǔn)時(shí)，用h為65.7nm時(shí)，的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器校準(zhǔn)時(shí)用h為157.1nm時(shí)，的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器校準(zhǔn)時(shí)用h為293.0nm時(shí)，的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器校準(zhǔn)時(shí)用h為344.0nm時(shí)，的標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器校準(zhǔn)時(shí)A.8擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為：標(biāo)準(zhǔn)光纖高度/nm擴(kuò)展不確定度U/nmh：17.76.0h：65.73.4h：157.15.0h：292.311h：344.015

附錄B標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器的結(jié)構(gòu)與規(guī)格B.1標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器的通用技術(shù)要求B.1.1標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器是以指定刻線位置垂直于軸線的端面中截面內(nèi)的光纖高度、曲率半徑中心偏差等幾何參數(shù)作為對(duì)應(yīng)光纖端面干涉儀校準(zhǔn)項(xiàng)目的標(biāo)樣，通過其對(duì)光纖端面干涉儀進(jìn)行校準(zhǔn)。工作表面應(yīng)光滑，刻線位置對(duì)應(yīng)端面測(cè)量區(qū)域不應(yīng)有影響測(cè)量結(jié)果的臟點(diǎn)、劃傷、破損、斷裂存在。要求其表面粗糙度Ra值應(yīng)小于0.005m。B.1.2材料要求標(biāo)準(zhǔn)連接器光纖材料為二氧化硅，光纖套管材料為二氧化鋯ZrO2陶瓷。B.1.3外形尺寸要求建議標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖套管為外徑φ2.5mm或φ1.25mm的圓柱形，套管端面為近似球面，端面中間為φ125±2μm光纖。三維示意圖如圖B.1所示，端面局部圖如圖B.2所示。1—套管端面2—光纖套管3—基座4—刻線5—光纖圖B.1標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器端面局部示意圖其中，套管端面用于測(cè)量的區(qū)域包括平均區(qū)域、擬合區(qū)域，計(jì)算時(shí)需剔除排除區(qū)域。平均區(qū)域——位于標(biāo)準(zhǔn)連接器光纖端面上，用于計(jì)算光纖高度的直徑為F=50μm區(qū)域。排除區(qū)域——位于標(biāo)準(zhǔn)連接器端面上，由一以光纖芯為中心、直徑為E=140μm的圓形區(qū)域，參與光纖高度計(jì)算擬合區(qū)域——位于標(biāo)準(zhǔn)連接器端面上，由一以光纖芯為中心、直徑為D=250μm圓形區(qū)域排除直徑為E=140μm的區(qū)域，參與光纖高度和曲率半徑的計(jì)算。1—陶瓷套管2—光纖端面3—光纖4—粘合區(qū)5—套管端面6—光纖端面7—平均區(qū)域8—排除區(qū)域9—擬合區(qū)域圖B.2標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器端面局部示意圖B.2標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器的規(guī)格要求標(biāo)準(zhǔn)光纖連接器光纖高度值用h表