淺析光纖連接器的發(fā)展及技術(shù)特性

來(lái)源：深圳市弘元鑫光電科技有限公司瀏覽：發(fā)布日期：2019-08-09【大中小】

1.光纖通信

光纖通信技術(shù)作為一門新興的高科技技術(shù)，發(fā)展異常迅猛。另?yè)?jù)有關(guān)專家坦言：我國(guó)光通信產(chǎn)業(yè)雖有了一定基礎(chǔ)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的整體水平比較其研制開發(fā)能力和產(chǎn)品質(zhì)量卻至少落后5～8年，我國(guó)光通信輕基礎(chǔ)薄弱是一個(gè)關(guān)鍵原因。因此研發(fā)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，制造整線生產(chǎn)母機(jī)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，致力于提高制造精度，提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量，保證其穩(wěn)定性、可靠性，促進(jìn)產(chǎn)品的小型化、簡(jiǎn)單化，增強(qiáng)零件互換性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的自動(dòng)化。正是太空光纖通信精密器件廠生產(chǎn)連接器的技術(shù)特點(diǎn)。

當(dāng)代的精密工程、微細(xì)工程和納米技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的前沿，也是明天技術(shù)的基礎(chǔ)?？傊?，沒(méi)有可靠的連接就不可能有先進(jìn)的光纖通信。在光纖通信(傳輸)鏈路中，為了實(shí)現(xiàn)不同模塊、設(shè)備和系統(tǒng)之間靈活連接的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進(jìn)行可拆卸(活動(dòng))連接的器件，使光路能按所需的通道進(jìn)行傳輸，以實(shí)現(xiàn)和完成預(yù)定或期望的目的和要求，能實(shí)現(xiàn)這種功能的器件就叫連接器。光纖連接器就是把光纖的兩個(gè)端面精密對(duì)接起來(lái)，以使發(fā)射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，并使由于其介入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小，這是光纖連接器的基本要求。在一定程度上，光纖連接器也影響了光傳輸系統(tǒng)的可靠性和各項(xiàng)性能。

現(xiàn)在是光纖到路邊FTTC，光纖到大樓FTTB，光纖到家庭FTTH的時(shí)代。在光纖通信技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于各領(lǐng)域的今天，我國(guó)的市場(chǎng)需求量以30%以上的速率增長(zhǎng)。據(jù)美國(guó)ELECTRONCAST公司的一份市場(chǎng)研究報(bào)告表明，由于各國(guó)電信都在加快步伐，全球光纖增加3倍。亞太地區(qū)復(fù)合年增長(zhǎng)率為20%。隨著光纖通信新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，光纖通信市場(chǎng)向著更廣泛更高層的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，光纖連接器市場(chǎng)也會(huì)與日同輝前途光明燦爛。

2.光纖連接器

光纖活動(dòng)連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)建議將其定義為“用以穩(wěn)定地，但并不是永久地連接兩根或多根光纖的無(wú)源組件”(CCITT第VI研究組1992年3月于日內(nèi)瓦通過(guò))。主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)備間、設(shè)備與儀表間、設(shè)備與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性固定連接，是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的無(wú)源器件。是用于連接兩根光纖或光纜形成連續(xù)光通路的可以重復(fù)使用的無(wú)源器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖傳輸線路、光纖配線架和光纖測(cè)試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無(wú)源器件。正是由于連接器的使用，使得光通道間的可拆式連接成為可能，從而為光纖提供了測(cè)試入口，方便了光系統(tǒng)的調(diào)測(cè)與維護(hù);又為網(wǎng)路管理提供了媒介，使光系統(tǒng)的轉(zhuǎn)接調(diào)度更加靈活。

光纖連接器是光系統(tǒng)中使用量最大的光無(wú)源器件，對(duì)連接器的要求主要是插入損耗小，反射損耗高，重復(fù)插拔性好，環(huán)境穩(wěn)定和機(jī)械性能好等。由于光纖連接器也是一種損耗性產(chǎn)品，所以還要求其價(jià)格低廉。其典型應(yīng)用包括通信、局域網(wǎng)(LAN)、光纖到戶(FTTH)、高質(zhì)量視頻傳輸、光纖傳感、測(cè)試儀器儀表、CATV等。在安裝任何光纖系統(tǒng)時(shí)，都必須考慮以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)光鏈路的接續(xù)。光纖鏈路的接續(xù)，又可以分為永久性的和活動(dòng)性的兩種。永久性的接續(xù)，大多采用熔接法、粘接法或固定連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)，活動(dòng)性的接續(xù)，一般采用活動(dòng)連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)。光纖連接器的發(fā)展大致可分三個(gè)階段

1)第一階段是在80年代，由于探討制造光纖連接器的工藝方法，所以各種結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，多達(dá)20余種。

2)第二階段是在90年代，經(jīng)過(guò)批量制造和使用，各種結(jié)構(gòu)和工藝的優(yōu)缺點(diǎn)逐漸分明，形成了以Ф2.5mm陶瓷插針為關(guān)鍵器件的FC、ST和SC型三種連接器占主導(dǎo)地位的局面。

3)在20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，為適應(yīng)光纖接入網(wǎng)和光纖到家庭(FTTH)的需要。光纖連接器將進(jìn)入第三階段，即新一代的體積更小、價(jià)格更低的連接器。

光纖連接器作為光互連產(chǎn)品家族(包括光纖連接器、光纜組件、面板、配線架等)的核心器件，是光纖通信系統(tǒng)中不可缺少的使用量最大的接續(xù)性光無(wú)源器件，是實(shí)現(xiàn)光纖與光纖、光纖與儀表之間快速可靠地通、斷的一種連接手段。隨著光纖通信事業(yè)的發(fā)展，在過(guò)去十年中光纖連接器也取得了顯著的發(fā)展。

光纖光纜技術(shù)的發(fā)展使光纖離最終用戶越來(lái)越近，人們對(duì)較短鏈路的需求日益增大，連接器用量也大大增加。據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)5年內(nèi)全球光纖連接器市場(chǎng)消費(fèi)額將以23%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，用戶通信網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、WDM的普及、TeleCom/DataCom的光化乃至多媒體大容量信息處理設(shè)備的發(fā)展均推動(dòng)著光纜向多芯、高密度方向深入發(fā)展，多芯光纜需要用多芯光連接器進(jìn)行連接，正是因此，應(yīng)運(yùn)而生的MT連接器在市場(chǎng)上擁有不斷擴(kuò)大的用戶群并以日本光通信網(wǎng)為中心而被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域。目前世界各大公司均在加速開發(fā)MT系列連接器并積極投入市場(chǎng)。

近年來(lái)，隨著光通信應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，特別是為適應(yīng)光纖接入網(wǎng)和光纖到家庭(FTTH)的需要，各國(guó)競(jìng)相研制開發(fā)出各種型號(hào)和規(guī)格的新型光纖連接器，這些產(chǎn)品在性能和低成本化方面均有顯著的改進(jìn)。下面將分類簡(jiǎn)要介紹幾種新型光纖連接器。

綜上所述，由于在如何制造組合生產(chǎn)母機(jī)，(國(guó)家沒(méi)有光連接器母機(jī)制造基地)，設(shè)計(jì)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，提高微米級(jí)制造精度等客觀條件制約下，進(jìn)入此行業(yè)即產(chǎn)為化生產(chǎn)有相當(dāng)?shù)碾y度。故目前還沒(méi)有其它大的專業(yè)生產(chǎn)廠商進(jìn)入。本企業(yè)在十多年前就已進(jìn)入此行業(yè)。在連接器生產(chǎn)技術(shù)方面已打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)及穩(wěn)定的市場(chǎng)份額。因此連接器生產(chǎn)行業(yè)邊際利潤(rùn)比較豐厚但制造技術(shù)又較為復(fù)雜，故大公司資金雄厚并購(gòu)該行業(yè)將有很大作為，而無(wú)資金技術(shù)實(shí)力的小新公司無(wú)力介入。

3.光纖連接器的技術(shù)特征

由于光纖連接器在光纖通信系統(tǒng)中具有如此重要的作用，因此各國(guó)的廠家對(duì)此投入了大量的人力、物力，進(jìn)行了積極和深入的研究，研制開發(fā)出了多種光纖連接器，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于各類光纖通信系統(tǒng)中。光纖連接器的主要用途是用以實(shí)現(xiàn)光纖的接續(xù)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)中的光纖連接器，其種類眾多，結(jié)構(gòu)各異。但細(xì)究起來(lái)，各種類型的光纖連接器的基本結(jié)構(gòu)卻是一致的，即絕大多數(shù)的光纖連接器的一般采用高精密組件(由兩個(gè)插針和一個(gè)耦合管共三個(gè)部分組成)實(shí)現(xiàn)光纖的對(duì)準(zhǔn)連接。

這種方法是將光纖穿入并固定在插針中，并將插針表面進(jìn)行拋光處理后，在耦合管中實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。插針的外組件采用金屬或非金屬的材料制作。插針的對(duì)接端必須進(jìn)行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構(gòu)件來(lái)支撐光纖或光纖軟纜以釋放應(yīng)力。耦合管一般是由陶瓷、或青銅等材料制成的兩半合成的、緊固的圓筒形構(gòu)件做成，多配有金屬或塑料的法蘭盤，以便于連接器的安裝固定。為盡量精確地對(duì)準(zhǔn)光纖，對(duì)插針和耦合管的加工精度要求很高。

由于光纖連接器在光纖通信系統(tǒng)中具有如此重要的作用，因此各國(guó)的廠家對(duì)此投入了大量的人力、物力，進(jìn)行了積極和深入的研究，研制開發(fā)出了多種光纖連接器，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于各類光纖通信系統(tǒng)中。

1)光纖連接器的基本構(gòu)成。目前，大多數(shù)的光纖連接器是由三個(gè)部分組成的：兩個(gè)配合插頭和一個(gè)耦合管。兩個(gè)插頭裝進(jìn)兩根光纖尾端;耦合管起對(duì)準(zhǔn)套管的作用。另外，耦合管多配有金屬或非金屬法蘭，以便于連接器的安裝固定。

2)光纖連接器的對(duì)準(zhǔn)方式。光纖連接器的對(duì)準(zhǔn)方式有兩種：

①高精密組件對(duì)準(zhǔn)方式是最常用的方式，這種方法是將光纖穿入并固定在插頭的支撐套管中，將對(duì)接端口進(jìn)行打磨或拋光處理后，在套筒耦合管中實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。插頭的支撐套管采用不銹鋼、鑲嵌玻璃或陶瓷的不銹鋼、陶瓷套管、鑄模玻璃纖維塑料等材料制作。插頭的對(duì)接端進(jìn)行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構(gòu)件來(lái)支撐光纖或光纖軟線以釋放應(yīng)力。耦合對(duì)準(zhǔn)用的套筒一般是由陶瓷、玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)或金屬等材料制成的兩半合成的、緊固的圓筒形構(gòu)件做成的。為使光纖對(duì)得準(zhǔn)，這種類型的連接器對(duì)插頭和套筒耦合組件的加工精度要求很高，需采用超高精密鑄模或機(jī)械加工工藝制作。這一類光纖連接器的介入損耗在(0.18～3.0)dB范圍內(nèi)。

②主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)連接器對(duì)組件的精度要求較低，可按低成本的普通工藝制造。但在裝配時(shí)需采用光學(xué)儀表(顯微鏡、可見光源等)輔助調(diào)節(jié)，以對(duì)準(zhǔn)纖芯。為獲得較低的插入損耗和較高的回波損耗，還需使用折射率匹配材料。

4.光纖連接器分類

根據(jù)ITU的建議，光纖連接器的分類是按光纖數(shù)量、光耦合系統(tǒng)、機(jī)械耦合系統(tǒng)、套管結(jié)構(gòu)和緊固方式進(jìn)行的，如表1所示。

表1 光纖連接器的分類

光纖數(shù)量光耦合機(jī)械耦合套管結(jié)構(gòu)緊固方式

單通道對(duì)接套筒直套管螺絲

多通道透鏡V型槽錐形套管銷釘

單/多通道其他錐形其他彈簧銷

按照不同的分類方法，光纖連接器可以分為不同的種類，按傳輸媒介的不同可分為單模光纖連接器和多模光纖連接器;按結(jié)構(gòu)的不同可分為FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT等各種型式;按連接器的插針端面可分為FC、PC(UPC)和APC;按光纖接頭可拆卸與否來(lái)分類可分為不可拆卸和可折卸的連接器按光纖端面形狀分有FC、PC(包括SPC或UPC)和APC型;按光纖芯數(shù)分還有單芯、多芯(如MT-RJ)型光纖連接器之分。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，我們一般按照光纖連接器結(jié)構(gòu)的不同來(lái)加以區(qū)分。

光纖連接器應(yīng)用極廣，品種繁多。連接器的規(guī)格型號(hào)較多，表2給出了部分單模光纖連接器的主要特性。各種型號(hào)的連接器都有自己的特點(diǎn)和用途。一般長(zhǎng)距離通信,大多使用FC型或SC型連接器,其優(yōu)點(diǎn)是插入損失小,安裝容易穩(wěn)定性高，短距離信號(hào)傳輸,則較多用ST、SMA、FDDI等,且多用于多模系統(tǒng),因?yàn)槠渚纫蟛桓?所以成本較低。SC、ST和D4等則適用于用戶網(wǎng)和局域網(wǎng)。另外，帶狀陣列式光纜連接器由于現(xiàn)場(chǎng)連接速度快，性能良好成本低，常用于各種局域網(wǎng)，其它如塑膠類光纖連接器則多用于更短距離通信，自動(dòng)控制和音響訊號(hào)傳輸?shù)?。未?lái)光纖連接器的研發(fā)趨勢(shì)應(yīng)為低成本、高密度、高可靠度、功能及安裝簡(jiǎn)化等方面發(fā)展。

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