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光纖連接器性能簡介

發(fā)布時間:2008-11-10

中心議題:

  • 概述光纖連接器的工作原理
  • 介紹連接器的插入和回波損耗

解決方案:

  • 利用環(huán)氧樹脂熱固化劑將光纖粘固在陶瓷插針孔內(nèi),通過適配器套筒定位,實(shí)現(xiàn)光纖的對接
  • 插入損耗由相接續(xù)的兩根光纖之間的橫向偏離、光纖接頭中的縱向間隙和端面質(zhì)量造成
  • CATV系統(tǒng)等用戶應(yīng)選擇APC型接觸方式
  • 高品質(zhì)緊套光纖光纜、高精度陶瓷插針和裝配散件、優(yōu)良的裝配加工工藝確保產(chǎn)品的高質(zhì)量

 

光纖連接器是光纖通信系統(tǒng)中各種裝置連接所必不可少的器件,也是目前使用量最大的光纖器件。由于本地通信網(wǎng)絡(luò)的逐步光纖化,城域網(wǎng)和用戶接入網(wǎng)需求的上升,近年來全球光纖連接器市場的總需求量不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)未來十年的年增長率將在20%左右。

雖然目前全世界共有超過70多種光連接器,并且新品種還在不斷出現(xiàn),但市場上(尤其是中國市場),其主流品種仍然是早年就一直沿襲下來的直徑為φ2.5mm的精密陶瓷插芯和陶瓷管構(gòu)成的連接器(如FC、SC、ST等)。此外,φ1.25mm陶瓷芯的小型連接器(如LC、MU等),以及帶狀光纖連接器為主的多芯連接器(如MTP等)的需求量也逐步增加。
  
通常,衡量光纖連接器產(chǎn)品質(zhì)量的主要光學(xué)特性指標(biāo)為插入損耗(Insert loss)和回波損耗(Return loss)。此外,影響產(chǎn)品質(zhì)量可靠性的插芯端面幾何參數(shù)等物理特性指標(biāo)也越來越被系統(tǒng)廠商或高端客戶所重視。下面從光纖連接器的工作原理出發(fā),對連接器的插入和回波損耗作簡單的介紹:
  
光纖連接器不能單獨(dú)使用,它必須與其它同類型的連接器互配,才能形成光通路的連接,目前,較為流行的光纖連接器裝配和對接方式為:利用環(huán)氧樹脂熱固化劑,將光纖粘固在高精度的陶瓷插針孔內(nèi),然后使兩插針在外力的作用下,通過適配器套筒的定位,實(shí)現(xiàn)光纖之間的對接(如圖一)。
 
  


由圖一可看出,保證對接的兩根光纖纖芯接觸時成一直線是確保連接器優(yōu)良的連接質(zhì)量的關(guān)鍵,它主要取決于光纖本身的物理性能和連接器插針的制造精度,以及連接器的裝配加工精度。同時,光纖的光學(xué)性能指標(biāo)和插針端面的拋光質(zhì)量對于連接器的光學(xué)性能和使用可靠性也有著直接的影響。

插入損耗是指接續(xù)的連接器給系統(tǒng)造成的光功率衰減(即光連接器輸出功率相對于輸入功率的相對減少量)。插入損耗主要由相接續(xù)的兩根光纖之間的橫向偏離造成。如圖一所示,如兩根光纖排成一直線,橫向偏離為零,則其造成的插入損耗最小。但在連接器的實(shí)際對接過程中,這是不大可能實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)槔w芯與光纖包層的不同心、光纖包層與插針內(nèi)孔的不同心以及插針內(nèi)孔與外徑的同心度誤差等,都會引起光纖間的橫向偏離。
  
同時,光纖接頭中的縱向間隙和端面質(zhì)量也是引起插入損耗的因素之一,近年來普遍采用的UPC插頭接觸方式,則較好地解決了縱向間隙問題。按此方式,插針和光纖端面經(jīng)球面拋光處理,使得相對接的兩插針在外力的作用下嚙合在一起,使嚙合光纖的頂點(diǎn)變形并展平,形成光纖充分對接,減小光纖接頭中的縱向間隙。
  
回波損耗是用來衡量連接器端面的后向反射光大小的參數(shù)?;夭ǖ谋举|(zhì)即是光線反射,根據(jù)菲涅爾反射原理,光線在傳輸過程中遇到兩種折射率不同的界面時會發(fā)生菲涅爾反射,造成光通路中的信號疊加或干涉。在高傳輸速率的單模光纖系統(tǒng)中,尤其是有線電視系統(tǒng)(CATV),反射現(xiàn)象會產(chǎn)生傳輸信號的時間滯后,使信號到達(dá)用戶端的時間延遲,造成圖像的重影和清晰度下降。
  
連接器接頭的UPC接觸方式,由于減小了連接端面間的間隙,除降低了插入損耗外,也減少了連接端面的反射,提高了回波損耗;而對于CATV系統(tǒng)等用戶來說,APC型接觸方式則為更好的選擇:由于APC型接頭其陶瓷插芯端面的球面法線與光纖的軸線有一個角度(一般為8°),使得從端面反射的光泄出而不返回纖芯,從而大大提高了連接器的回波損耗。
  
綜上所述,對于優(yōu)秀的連接器跳線生產(chǎn)廠家而言,為確保產(chǎn)品的高質(zhì)量,三方面的因素至關(guān)重要,它們分別是高品質(zhì)的緊套光纖光纜、高精度的陶瓷插針和裝配散件,以及優(yōu)良的裝配加工工藝:
就光纖而言,光纖對于連接器性能的影響主要反映在光纖本身的衰減系數(shù)和光纖光纜制造公差(尤其是纖芯/包層同心度誤差)上:對于較長的連接器跳線,光纖本身過大的衰減系數(shù)會造成連接器跳線的先天不足,增大光通路中的能量損耗;較大的纖芯/包層同心度誤差易造成纖芯的橫向偏離。因此,高品質(zhì)的光纖對于產(chǎn)品的低插損是至關(guān)重要的。
  
就陶瓷插針而言,較小的同心度誤差以及內(nèi)孔直徑和光纖包層外徑的良好的匹配(即小間隙)也可減小纖芯的橫向偏離,降低插損;同時,高精度裝配散件可保證產(chǎn)品在接續(xù)中處于充分對接和良好的受力狀態(tài),直接影響回波損耗的大小。
  
而優(yōu)良的產(chǎn)品制造技術(shù),包括完善的過程控制,精良的研磨、檢測設(shè)備,及與之相配套的研磨拋光工藝和質(zhì)量監(jiān)控,使得產(chǎn)品在滿足高質(zhì)量端面和光學(xué)特性指標(biāo)的同時,可根據(jù)客戶的不同要求在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)調(diào)整插芯的端面幾何參數(shù),提高系統(tǒng)接續(xù)和使用可靠性。
  
作為美國康寧公司在中國的合資企業(yè),成都康寧光纜有限公司引進(jìn)美國康寧公司全套的原材料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、檢驗(yàn)程序和管理體系,面向中國市場提供高品質(zhì)的光纖連接器。
  
對于原材料之一的緊套光纜及光纖,成都康寧光纜全部采用美國康寧產(chǎn)光纖,依托康寧公司全球領(lǐng)先的光纜制造技術(shù),制造出國內(nèi)領(lǐng)先水平的緊套光纜,并用之于本公司的連接器跳線的生產(chǎn),確保光纖光纜原材料的品質(zhì)。圖二和圖三即是本公司采用的康寧公司G652光纖的主要特性參數(shù),其纖芯/包層同心度誤差和衰減系數(shù)統(tǒng)計(jì)值均遠(yuǎn)好于國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求分別為≤0.5μm和≤0.5dB/km):
 
 


  
同時,成都康寧光纜采用購自美國康寧公司的連接器預(yù)組裝散件,不但產(chǎn)品的外形較國內(nèi)常用的散件美觀(如圖四所示),且由于預(yù)組裝后的散件數(shù)量大大減少,降低了組裝復(fù)雜度,提高了產(chǎn)品裝配的可靠性。此外,由于此類散件主要采用日本京瓷公司生產(chǎn)的陶瓷插針,具備較小的同心度誤差,以及較小內(nèi)徑(φ0.1255mm左右)使得光纖包層和插針內(nèi)孔良好匹配。這些,為產(chǎn)品的良好的光學(xué)性能提供了可靠保證
 

 

運(yùn)用先進(jìn)的研磨、檢測設(shè)備和康寧公司成熟的生產(chǎn)工藝,以及完善的質(zhì)量保證體系,輔之以現(xiàn)代化企業(yè)管理應(yīng)用軟件SAP(R/3)系統(tǒng)對生產(chǎn)過程中物料管理和能耗等的監(jiān)控和優(yōu)化,使得成都康寧光纜可充分保證連接器產(chǎn)品的插入損耗和回波損耗值均好于現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品檢測的典型值更遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)的要求,產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

 

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