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          光纖連接器原理和性能簡介

          光纖連接器原理和性能簡介

          光纖連接器是光纖通信系統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。由于本地通信網絡的逐步光纖化,城域網和用戶接入網需求的上升,近年來全球光纖連接器市場的總需求量不斷擴大,預計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,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,衡量光纖連接器產品質量的主要光學特性指標為插入損耗(Insert loss)和回波損耗(Return loss)。此外,影響產品質量可靠性的插芯端面幾何參數等物理特性指標也越來越被系統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,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:利用環氧樹脂熱固化劑,將光纖粘固在高精度的陶瓷插針孔內,然后使兩插針在外力的作用下,通過適配器套筒的定位,實現光纖之間的對接(如圖一)。

          光纖連接器性能簡介

            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良的連接質量的關鍵,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,光纖的光學性能指標和插針端面的拋光質量對于連接器的光學性能和使用可靠性也有著直接的影響。

           插入損耗是指接續的連接器給系統造成的光功率衰減(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。但在連接器的實際對接過程中,這是不大可能實現的,因為纖芯與光纖包層的不同心、光纖包層與插針內孔的不同心以及插針內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?;夭ǖ谋举|即是光線反射,根據菲涅爾反射原理,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中,尤其是有線電視系統(CATV),反射現象會產生傳輸信號的時間滯后,使信號到達用戶端的時間延遲,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,對于優秀的連接器跳線生產廠家而言,為確保產品的高質量,三方面的因素至關重要,它們分別是高品質的緊套光纖光纜、高精度的陶瓷插針和裝配散件,以及優良的裝配加工工藝:

          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,高品質的光纖對于產品的低插損是至關重要的。

            就陶瓷插針而言,較小的同心度誤差以及內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品在接續中處于充分對接和良好的受力狀態,直接影響回波損耗的大小。

            而優良的產品制造技術,包括完善的過程控制,精良的研磨、檢測設備,及與之相配套的研磨拋光工藝和質量監控,使得產品在滿足高質量端面和光學特性指標的同時,可根據客戶的不同要求在相應的標準要求范圍內調整插芯的端面幾何參數,提高系統接續和使用可靠性。

            作為美國康寧公司在中國的合資企業,成都康寧光纜有限公司引進美國康寧公司全套的原材料、生產設備、生產技術、檢驗程序和管理體系,面向中國市場提供高品質的光纖連接器。

            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光纖,依托康寧公司全球領先的光纜制造技術,制造出國內領先水平的緊套光纜,并用之于本公司的連接器跳線的生產,確保光纖光纜原材料的品質。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,其纖芯/包層同心度誤差和衰減系數統計值均遠好于國內相關行業標準的要求(行業標準的要求分別為≤0.5μm和≤0.5dB/km):

          光纖連接器性能簡介


          光纖連接器性能簡介

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

          光纖連接器性能簡介

            運用先進的研磨、檢測設備和康寧公司成熟的生產工藝,以及完善的質量保證體系,輔之以現代化企業管理應用軟件SAP(R/3)系統對生產過程中物料管理和能耗等的監控和優化,使得成都康寧光纜可充分保證連接器產品的插入損耗和回波損耗值均好于現有的行業標準,產品檢測的典型值更遠高于標準的要求,產品性能和質量穩定性居于國內領先水平。

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