光纤陶瓷插芯应用及技术标准的探讨

  网的接插节点,起着重要的作用,其性能的好坏,影响着网络的耗能、信号的稳定和误码率。随着我国的要求也将提到一个新的层面,对实▲●…△际应用、随机对接的要求也将越来越高。本文章来自潮洲三环集团厂长郑镇宏先生提供的《光纤陶瓷插芯应用及标准的探讨》报告PPT中摘取,文章分光纤陶瓷插芯△▪▲□△的发展背景、光纤陶瓷插芯的应用领域、光纤活动

  光纤插芯体(ferrule),在通信行业标准YD/T1198-2002《光纤活动连接器插针体技术要求》给出这样的定义:光纤活动连接器插头中精密对中的圆柱体,中心有一微孔,用作固定光纤。

  1、保证两▪▲□◁光纤的对接,单模要求轴向偏差小于1um,多模要要求轴向偏差小于4um;

  FC型(FlatContact):即端面为平面研◇=△▲磨,其插入损耗一般能小于0.5dB,回波插损大于35dB。

  PC型(PhysicalContact):即端面为球面研磨,其插入损耗一般能小于0.3dB,回波插损大于40dB。

  UPC型(UltraPhysicalContact):即端面为球面研磨且3D(曲率半径、顶点偏移、凹凸量)受控,其插▲★-●入损耗小于0.2dB,回波插损大于50dB。

  APC型(Angled-PhysicalContact):即端面为斜球面研磨且3D(曲率半径、顶点偏移、凹凸量▪…□▷▷•)受控,插入损耗小于0.3dB,回波插损大于60dB,是一种高性能、未来将受广泛应用的光纤陶瓷插芯。

  不锈钢:最早使用的连接器插芯,但由于加工精▼▲度、耐磨性能、老化性能、环境适▽•●◆应性能等原因,基本被淘汰。

  氧化铝:20世纪70年代,主要用于多模,由于颗粒约15um,不易研磨而被代替。

  玻璃插芯:由于加工精度差、材料脆★◇▽▼•等原因,最终不能在连接器领域应用而转向光纤准直器领域,优点是热匹配性能与光纤、透镜等玻璃材料接近。

  ZrO2陶瓷插芯:近二十年被广泛应用,加工精度高、耐磨损、可加工性好、使用寿命长,能保证良好的插入损耗和回波损耗。

  光纤活动连接器是实现光纤之间活动连接的光无源器件,它具有光纤与光纤、光纤与有源器件、光纤与其它无源器件以及光纤与仪表之间活动连接的功能。光纤活动连接器是光纤通◆▼信系统中最基本的光无源器件,也是用量最大的光无源器件,如电信移动基站、路边交接箱、楼道交接箱中等都可广泛应用,而光纤活动连接器的最核心部件就是光纤陶瓷插芯,其决定了连接器的插入损耗、回波损耗、重复性、互换性。

  随着光纤通信的发展,半导体光电器件在光纤通信得到广泛应用且取得突出的进展,但半导体激光器LD(或PD)的模块化以及LD/PD与光纤的对接显得非常重要,目前最好的解决方案就是利用光纤陶瓷插芯进行耦合并对接。

  快速连接器,也称机械型现场组装式光纤活动连接器,是指不需要热熔接机,通过简单的工具、利用机械连接技术直接组装而成的现场组装式光纤活动连接器,目前作为光纤到户安装的最佳选择,正飞速地发展。

  郑厂长在谈到光纤活动连接器现状时提到了两个关键的定义:一、插入损耗二、回波损耗

  插入损耗:插入损耗是指光纤中的光信号通过连接器之后,其光功率会产生变化(一般是变小),我们将输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数称为插入损耗。

  回波损耗:回波损耗又称为后向反射损耗。它是指在光纤连接△▪▲□△处,后向反射光相对输入光的比率的分贝数。回波损耗愈大愈好,以减少反射光对光源和系统的影响。

  郑厂长分析两个问题分别为:一、测试与实际使用不对应,造成很多线路光功率不满足要求而误码率高甚至断网。二、测试标准线是否标准,同时不同标准线测试结果差异的问题。虽然YD或电信技术书对标准插头和适配器做出要求,但并不直接且可行性差。

  因此,由于批量测试方法和实际使用不相同,同时★-●=•▽对于批量测试,既没矛也没盾的现实,造成产品的质量并不受控。IEC标准就较为直接贴近使用实际,规定了随机对接的损耗值。同时,IEC还对插芯作了直接要求,三环公司参考IEC标准,并结合实际制作工艺,可以把影响连接器性能的因素总结如下表:

  同心度就是插芯•□▼◁▼内径距离整个圆心的偏移程度。理想状态是◁☆●•○△0,就是不偏移。同心度目前指标要求是1.4um,而实际则需要更细化,IEC标准就进行了A、B、C、D四级连接器对应不同的同心度;同心度对连接器性的指标的影响是最为重要,也是最为直观◇•■★▼的,所以同心度正是评估光纤陶瓷插芯质量好坏的标准。

  内孔出射角,也称开口夹角或内孔角偏差,是指插芯内孔轴线与插芯圆柱体轴线之间所形成的夹角。目前指标要求是17ˊ,而IEC标准有0.2°、0.3°和0.6°。

  外圆直径表现出来的仍然主要是错位损耗,也表现出倾角损耗。而外圆圆度更表现为连接器多次插拨的稳定性,不同方向的方向性,不同连接器间的互换性。

  内孔直径是一个常被忽略但确是十分重要的指标。当然,由于光通信行业正在高速发展,光纤需求量连续几年处于供不应求状态。行业对光纤直径的标准也是一变现再变。

  (2)光纤用于跳线等接插头,要和插芯内孔配合,对光纤外径还是要提出要求。

  活动连接器的标准在近几年根据需要,已进行▪•★修订,而插芯原有的标准一直没有修订,已然不太合适现有连接器的要求,IEC标准根据光纤活动连接器的指标需求,定义了不同级别的光纤活动连接器,同时对应定义了相应连接器的几何指标。中国的光纤通信正处于高速发展时期,可以说中国的连接器水平处于全球领先地位,全球连接器连接器用的光纤陶瓷插芯有70%以上由中国生产。因此,我国更需要注重实际使用,并从标准上对连接器用光纤陶瓷插芯进行规范。

  最后郑厂长对陶瓷插芯的定义和测量方法给出了自己的建议:一、新增真圆度,圆柱度、顶点偏移等名词定义;同时▷•●对原有定义,根据实际情况及IEC最新标准进行重新规范。二、对同心度,内孔出射角,外径大小、真圆度等如何测试仪器的实际使用需进●行规范。三、对各物理性能的检测方法的规范。

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