各種智能光纖連接器結構及性能分析設計

　　1.引言

　　在安裝任何光纖系統時(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)現光鏈路的接續。光纖鏈路的接續，又可以分為永久性和活動(dòng)性的兩種。永久性的接續，大多采用熔接法、粘接法或固定連接器來(lái)實(shí)現；活動(dòng)性的接續，一般采用活動(dòng)連接器來(lái)實(shí)現。本文將活動(dòng)連接器做一簡(jiǎn)單的介紹。

　　光纖活動(dòng)連接器，俗稱(chēng)活接頭，一般稱(chēng)為光纖連接器，是用于連接兩根光纖或光纜形成連續光通路的可以重復使用的無(wú)源器件，已經(jīng)廣泛應用在光纖傳輸線(xiàn)路、光纖配線(xiàn)架和光纖測試儀器、儀表中，是目前使用數量最多的光無(wú)源器件。

　　2.光纖連接器的一般結構

　　光纖連接器的主要用途是用以實(shí)現光纖的接續?，F在已經(jīng)廣泛應用在光纖通信系統中的光纖連接器，其種類(lèi)眾多，結構各異。但細究起來(lái)，各種類(lèi)型的光纖連接器的基本結構卻是一致的，即絕大多數的光纖連接器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)現光纖的對準連接。

　　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)現對準。插針的外組件采用金屬或非金屬的材料制作。插針的對接端必須進(jìn)行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構件來(lái)支撐光纖或光纖軟纜以釋放應力。耦合管一般是由陶瓷、或青銅等材料制成的兩半合成的、緊固的圓筒形構件做成，多配有金屬或塑料的法蘭盤(pán)，以便于連接器的安裝固定。為盡量精確地對準光纖，對插針和耦合管的加工精度要求很高。

　　3.光纖連接器的性能

　　光纖連接器的性能，首先是光學(xué)性能，此外還要考慮光纖連接器的互換性、重復性、抗拉強度、溫度和插拔次數等。

　　（1）光學(xué)性能：對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個(gè)最基本的參數。

　　插入損耗（Insertion Loss）即連接損耗，是指因連接器的導入而引起的鏈路有效光功率的損耗。插入損耗越小越好，一般要求應不大于0.5dB.

　　回波損耗（Return Loss）是指連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，其典型值應不小于25dB.實(shí)際應用的連接器，插針表面經(jīng)過(guò)了專(zhuān)門(mén)的拋光處理，可以使回波損耗更大，一般不低于45dB.

　　（2）互換性、重復性

　　光纖連接器是通用的無(wú)源器件，對于同一類(lèi)型的光纖連接器，一般都可以任意組合使用、并可以重復多次使用，由此而導入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內。

　?。?）抗拉強度

　　對于做好的光纖連接器，一般要求其抗拉強度應不低于90N.

　　（4）溫度

　　一般要求，光纖連接器必須在-40℃~ +70℃的溫度下能夠正常使用。

　　（5）插拔次數

　　目前使用的光纖連接器一般都可以插拔l000次以上。

　　4.部分常見(jiàn)光纖連接器

　　按照不同的分類(lèi)方法，光纖連接器可以分為不同的種類(lèi)，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；按結構的不同可分為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PC（UPC）和APC；按光纖芯數分還有單芯、多芯之分。

　　在實(shí)際應用過(guò)程中，我們一般按照光纖連接器結構的不同來(lái)加以區分。以下簡(jiǎn)單的介紹一些目前比較常見(jiàn)的光纖連接器：

　　（1）FC光纖連接器

　　這種連接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的縮寫(xiě)，表明其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。最早，FC類(lèi)型的連接器，采用的陶瓷插針的對接端面是平面接觸方式（FC）。此類(lèi)連接器結構簡(jiǎn)單，操作方便，制作容易，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。后來(lái)，對該類(lèi)型連接器做了改進(jìn)，采用對接端面呈球面的插針（PC），而外部結構沒(méi)有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。

　?。?）SC型光纖連接器

　　這是一種由日本NTT公司開(kāi)發(fā)的光纖連接器。其外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結構尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷(xiāo)閂式，不需旋轉。此類(lèi)連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動(dòng)小，抗壓強度較高，安裝密度高（路由器交換機上用的最多）。

　　（3）ST型光纖連接器

　　ST型光纖跳線(xiàn)：常用于光纖配線(xiàn)架，外殼呈圓形，緊固方式為螺絲扣。（對于10Base-F連接來(lái)說(shuō)，連接器通常是ST類(lèi)型。常用于光纖配線(xiàn)架）

　?。?）LC型光纖連接器

　　LC型連接器是著(zhù)名Bell研究所研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的，采用操作方便的模塊化插孔（RJ）閂鎖機理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm.這樣可以提高光配線(xiàn)架中光纖連接器的密度。目前，在單模SFF方面，LC類(lèi)型的連接器實(shí)際已經(jīng)占據了主導地位，在多模方面的應用也增長(cháng)迅速。

　?。?）雙錐型連接器（Biconic Connector）

　　這類(lèi)光纖連接器中最有代表性的產(chǎn)品由美國貝爾實(shí)驗室開(kāi)發(fā)研制，它由兩個(gè)經(jīng)精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個(gè)內部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。

　　（6）DIN4型光纖連接器

　　這是一種由德國開(kāi)發(fā)的連接器。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結構尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。與FC型連接器相比，其結構要復雜一些，內部金屬結構中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過(guò)大而損傷端面。另外，這種連接器的機械精度較高，因而介入損耗值較小。

　　（7）MT-RJ型連接器

　　MT-RJ起步于NTT開(kāi)發(fā)的MT連接器，帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機構，通過(guò)安裝于小型套管兩側的導向銷(xiāo)對準光纖，為便于與光收發(fā)信機相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設計，是主要用于數據傳輸的下一代高密度光連接器。

　　（8）MU型連接器

　　MU連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎，由NTT研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的世界上最小的單芯光纖連接器，該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機構，其優(yōu)勢在于能實(shí)現高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管，NTT已經(jīng)開(kāi)發(fā)了MU連接器的系列。它們有用于光纜連接的插座型光連接器（MU-A 系列），具有自保持機構的底板連接器（MU-B系列）以及用于連接LD/PD模塊與插頭的簡(jiǎn)化插座（MU-SR系列）等。隨著(zhù)光纖網(wǎng)絡(luò )向更大帶寬更大容量方向的迅速發(fā)展和DWDM技術(shù)的廣泛應用，對MU型連接器的需求也將迅速增長(cháng)。