光纖連接器原理及性能分析

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 光纖連接器原理及性能分析     目前全世界共有超過(guò)70多種光連接器，并且新品種還在不斷出現(xiàn)，但市場(chǎng)上其主流品種仍然是早年就一直沿襲下來(lái)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(lái)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(duì)連接器的插入和回波損耗作簡(jiǎn)單的介紹：  光纖連接器不能單獨(dú)使用，它必須與其它同類(lèi)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(duì)接方式為：利用環(huán)氧樹(shù)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(guò)適配器套筒的定位，實(shí)現(xiàn)光纖之間的對(duì)接。保證對(duì)接的兩根光纖纖芯接觸時(shí)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(shí)，光纖的光學(xué)性能指標(biāo)和插針端面的拋光質(zhì)量對(duì)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(duì)于輸入功率的相對(duì)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。，如兩根光纖排成一直線，橫向偏離為零，則其造成的插入損耗 小。但在連接器的實(shí)際對(duì)接過(guò)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(huì)引起光纖間的橫向偏離。  同時(shí)，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(lái)普遍采用的UPC插頭接觸方式，則較好地解決了縱向間隙問(wèn)題。按此方式，插針和光纖端面經(jīng)球面拋光處理，使得相對(duì)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(duì)接，減小光纖接頭中的縱向間隙。  回波損耗是用來(lái)衡量連接器端面的后向反射光大小的參數(shù)。回波的本質(zhì)即是光線反射，根據(jù)菲涅爾反射原理，光線在傳輸過(guò)程中遇到兩種折射率不同的界面時(shí)會(huì)發(fā)生菲涅爾反射，造成光通路中的信號(hào)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(huì)產(chǎn)生傳輸信號(hào)的時(shí)間滯后，使信號(hào)到達(dá)用戶端的時(shí)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(duì)于CATV系統(tǒng)等用戶來(lái)說(shuō)，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(gè)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。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(duì)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(duì)于較長(zhǎng)的連接器跳線，光纖本身過(guò)大的衰減系數(shù)會(huì)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(duì)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(shí)，高精度裝配散件可保證產(chǎn)品在接續(xù)中處于充分對(duì)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(guò)程控制，精良的研磨、檢測(cè)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(shí)，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。

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