光纖活動連線器是一種以單芯插頭和適配器為基礎組成的插拔式連線器。按接頭可分FC、SC、LC、ST、MU等。 按端面分為PC、UPC、APC等。適用於光纖收發器、路由器、交換機、光端機等帶光口的設備上。
基本介紹
- 中文名：光纖活動連線器
- 組成：兩個插針和一個耦合管
- 分類：矽基光纖的單模、多模連線器
- 溫度：-40oC ~ +70oC
概述,結構原理,性能,分類,發展&展望,
概述
在電纜通信（傳輸）鏈路中，各種電纜連線器可以在保證阻抗匹配的前提下使兩段電纜達到最好的物理連線。如果沒有連線器，在一般的工程施工中，電纜與電纜的連線可以在物理上直接將兩端的電纜絞
光纖連線活動連線器
光纖連線活動連線器纏在起，也可使電磁波信號的順利通過，保證鏈路的暢通。
而在光纖通信（傳輸）鏈路中，要適應不同模組、設備和系統之間靈活連線的需要，由光信號傳輸與電信號傳輸的不同，絕不可能直接把兩根光纖的頭子絞纏在一起（除非進行熔接，而熔接又不可能做到連線的靈活性），必須有一種能在光纖與光纖之間進行可裝卸（活動）連線的器件，使光信號能按所需的通道進行傳輸，以保證光纖鏈路的暢通，實現預期的目的和要求。能實現這種功能的器件就是光纖活動連線器，以下簡稱光纖連線器，它是光系統中使用量最大的光無源器件。
結構原理
光纖連線器就是把光纖的兩個端面精密對接起來，最重要的就是要使兩根光纖的軸心對準，以使發射光纖輸出的光能量能最大限度地耦合到接收光纖中去，並使由於其介入光鏈路而對系統造成的影響減到最小。
各種類型的光纖連線器的基本結構是一致的，絕大多數的光纖連線器的一般採用高精密組件（兩個插針和一個耦合管共三個部分）實現光纖的對準連線。這種對準方式稱作精密組件對準方式，是最常用的方式。這種方法是將光纖穿入並固定在插針中，並將插針表面進行拋光處理後，在耦合管中實現對準。插針的外組件採用金屬或非金屬的材料製作。插針的對接端必須進行研磨處理，另一端通常採用彎曲限制構件來支撐光纖或光纖軟纜以釋放壓力。耦合管一般是由陶瓷、或青銅等材料製成的兩半合成的、緊固的圓筒形構件做成，一般配有金屬或塑膠的法蘭盤，以便於連線器的安裝固定。為儘量精確地對準光纖，對插針和耦合管的加工精度要求很高。
還有一種對準方式是主動對準。主動對準連線器對組件的精度要求較低，可按低成本的普通工藝製造。但在裝配時需採用光學儀表（顯微鏡、可見光源等）輔助調節，以對準纖芯。為獲得較低的插入損耗和較高的回波損耗，還需要使用折射率匹配的材料。
性能
光纖連線器的性能，首先是光學性能，此外還要考慮光纖連線器的互換性、重複性、抗拉強度、溫度和插拔次數等。由於光纖連線器也是一種損耗性產品，所以還要求其價格低廉。在一定程度上，光纖連線器的性能影響了整個光傳輸系統的可靠性和各項性能。
（1）光學性能：對於光纖連線器的光學性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個最基本的參數。
插入損耗（Insertion Loss）即連線損耗，是指因連線器的導入而引起的鏈路有效光功率的損耗。產生插入損耗的原因有兩方面:
1、 光纖公差引起的固有損耗。主要由光纖製造公差,即纖芯尺寸、數值孔徑、纖芯/包層同心度和折射率分布失配等因素產生。
2、 連線器加工裝配引起的固有損耗。這是由連線器加工裝配公差，即端面間隙、軸線傾角、橫向偏移和菲涅爾反射及端面加工精度等因素產生的。
插入損耗越小越好，一般要求應不大於0.5dB。 在通常的有線電視工程計算中，將插入損耗的值記為0.5dB。 回波損耗（Return Loss, Reflection Loss）是指連線器對鏈路光功率反射的抑制能力，是衡量從連線器反射回來並沿輸入通道返回的輸入功率分量的一個量度，其典型值應不小於25dB。對於光纖通信系統來說，隨著系統傳輸速率的不斷提高，反射對系統的影響也越來越大，來自連線器的巨大反射將影響高速率雷射器（開關速率為Gbit/s級）的穩定度，並導致分布噪聲的增大和雷射器抖動。尤其在CATV系統中，對回波損耗性能的要求更高。因此回波損耗僅滿足典型值的要求已無法符合實際要求，還需要進一步提高回波損耗。研究表明，通過對連線器對接端的端部進行專門的拋光或研磨處理，可以使回波損耗更大。實際套用的連線器，插針表面經過了專門的拋光處理，可以使回波損耗一般不低於45dB。
（2）互換性、重複性
光纖連線器是通用的無源器件，對於同一類型的光纖連線器，一般都可以任意組合使用、並可以重複多次使用，由此而導入的附加損耗一般都應在小於0.2dB的範圍內。
（3）機械特性
抗拉強度 對於做好的光纖連線器，一般要求其抗拉強度應不低於90N。
彎曲性能 至少應測試5個連線器/光纜組合件樣品。在距連線器1m處對光纜施加15.0N的力。在1.25cm半徑的圓軸上彎曲300個循環。試驗結束後，附加損耗應不超過0.2dB。
振動性能 在振動頻率範圍為（10～55）Hz，穩定振幅為0.75mm條件下試驗。試驗後的最大附加損耗不應超過0.2dB。
（4）溫度特性
一般要求，光纖連線器必須在-40oC ~ +70oC的溫度下能夠正常使用。
（5）插拔次數
使用的光纖連線器一般都可以插拔l000次以上，附加損耗不超過0.2dB。
分類
根據不同的分類標準，可以把光纖連線器分成不同的種類。
1．按傳輸媒介的不同可分為常見的矽基光纖的單模、多模連線器，還有其它媒介如塑膠等為傳輸媒介的光纖連線器。
2．按連線頭結構型式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種型式。
3．按插針端面形狀分有FC、PC、UPC和APC型。
FC端面為平面，結構簡單，操作方便，製作容易，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。
PC（即Physical Connection）端面成球面，是採用的物理接觸研磨法，介入損耗和回波損耗性能與前者比較有了較大幅度的提高。當曲率半徑為20mm時，回波損耗可達40dB。
UPC端面仍為球面，它與PC的不同在於球面半徑更小，為13mm,由於端面曲率半徑越小，回波損耗越大，所以它的回波損耗比PC型的大，可達50dB。
APC（即AnglePC）端面仍為球面，但端面的法線與光纖的軸心夾角為8度,並作球面研磨拋光處理，它的回波損耗可達60dB。
4．按光纖芯數分還有單芯、多芯（如MT-RJ）型光纖連線器之分。
發展&展望
由於光纖技術套用領域不斷擴大，光纖電視網、高速區域網路和本地用戶網等網路得到了很大發展，出於維護上測量、轉接、調度等方面的需要，對光纖連線器提出的要求也越來越多，這些都促進了光纖連線器接術的不斷發展。
先說光纖連線器的關鍵元件——插頭支撐套管和耦合套筒。Φ2.5mm的插針及配套的耦合套筒將得到較大發展，以此為基礎已開發出FC、ST、SC、DIN47255/6、MiniBNC、GFS-11/13、530等多種型號的光纖連線器，而且其技術也在不斷進行改進，改進的目的是努力降低介入損耗，儘可能提高回波損耗，並改善連線器的機械耐力（重複插拔性能）和溫度性能。改進工作主要是從兩個方面著手的。
首先是製作材料。因陶瓷材料與石英玻璃材料的熱匹配性好，物理化學性能穩定，加工精度高，機械耐力好，因此越來越受到重視。以精密陶瓷製作的插針套管和耦合套筒已經占據主導地位。使用較多的陶瓷材料是氧化鋁和氧化鋯（PSZ）。其中氧化鋁的硬度較高，研磨精度也比較高，但對研磨設備的要求也較高，且彎曲強度低、粒度大，碰到堅硬表面時易碎裂。而氧化鋯（PSZ）的彎曲強度和斷裂強度較氧化鋁要高得多，且其硬度小、顆粒小，易於進行研磨拋光，但在進行研磨時需要先進的加工工藝。總的來說，使用氧化鋯（PSZ）較氧化鋁要可靠得多。由於需要不斷進行插拔，為保證耦合套筒具有良好的耐磨性和一定的彈性，理想的組合是用氧化鋁製作插針套管，用氧化鉻製作耦合套筒。
其次是改進插針體（套管）對接端端面的對接方式和端面的加工工藝。隨著系統速率的不斷提高，PC（物理接觸）型已經逐步取代FC（平面接觸）型。對於PC型研磨的工藝也在不斷進行改進，人工研磨正逐漸為機器研磨所取代，出現了APC（Advance Physical Contant）技術，即在傳統PC研磨的基礎上，再用二氧化矽磨片或微粉進行超精細研磨，以減小因光纖連線器對接端面處折射率不匹配對介入損耗和回波損耗性能的影響。這種不匹配是由研磨受力所產生的損傷層造成的。一般經PC研磨後，損傷層的折射率約為1.54，高於光纖纖芯的折射率（1.46），而經過APC研磨處理的端面，其折射率約為1.46，接近或達到纖芯的折射率。根據研究，Φ2.5mm型插針套管的基礎上，採用斜面連線是提高單模光纖連線器回波損耗性能的一個有效途徑。理論推算表明，當斜面的傾角為8°時，連線器的回波損耗可達到118dB。但此種連線方式會對介入損耗產生較大影響，此種影響可通過在端面形成一定曲率（R=（20～50）mm）的球面得到改善。住友電氣工業株式會社推出的斜8°角光纖連線器，其回波損耗平均可達66dB，相應的介入損耗平均為0.18dB；國內郵電部固體器件研究所研製的斜8°角連線器，其回波損耗大於56dB，相應的介入損耗小於0.6dB。
再說光纖連線器的外圍（部）元件。由於光纖套用領域的不斷發展，對光纖連線器提出的要求是高性能、低成本、小型化、多纖化、安裝密度高、安裝簡便等。這其中有很多可以通過對光纖連線器外圍元件的材料、外形、加工工藝、緊固方式等方面加以改進得以實現。降低產品成本的一個有效途徑是系列化。NTT開發SC系列光纖連線器就包括了多套管連線器（HSC系列）、底座型光纖連線器以及固定衰耗器等。
未來光纖連線器的研發趨勢應為低成本、高密度、高可靠度、功能及安裝簡化等方面發展。由於光纖連線器在光纖鏈路中套用極多並起著重要作用，相信光纖連線器更會隨著光纖網路技術的不斷發展而得到進一步的發展。
