各種光纖連接器結(jié)構(gòu)及性能淺析

1.引言

    在安裝任何光纖系統(tǒng)時，都必須考慮以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來，以實現(xiàn)光鏈路的接續(xù)。光纖鏈路的接續(xù)，又可以分為永久性和活動性的兩種。永久性的接續(xù)，大多采用熔接法、粘接法或固定連接器來實現(xiàn);活動性的接續(xù)，一般采用活動連接器來實現(xiàn)。本文將活動連接器做一簡單的介紹。

    光纖活動連接器 ，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，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試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無源器件。

2.光纖連接器的一般結(jié)構(gòu)

    光纖連接器的主要用途是用以實現(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。但細究起來，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)的光纖連接器一般采用高精密組件(由兩個插針和一個耦合管共三個部分組成)實現(xiàn)光纖的對準連接。

    這種方法是將光纖穿入并固定在插針中，并將插針表面進行拋光處理后，在耦合管中實現(xiàn)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行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構(gòu)件來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(fù)性、抗拉強度、溫度和插拔次數(shù)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最基本的參數(shù)。

    插入損耗(Insertion Loss)即連接損耗，是指因連接器的導(dǎo)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(yīng)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(yīng)不小于25dB。實際應(yīng)用的連接器，插針表面經(jīng)過了專門的拋光處理，可以使回波損耗更大，一般不低于45dB。

(2)互換性、重復(fù)性

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

(3)抗拉強度

    對于做好的光纖連接器，一般要求其抗拉強度應(yīng)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(shù)

    目前使用的光纖連接器一般都可以插拔l000次以上。

4.部分常見光纖連接器

    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PC(UPC)和APC;按光纖芯數(shù)分還有單芯、多芯之分。

    在實際應(yīng)用過程中，我們一般按照光纖連接器結(jié)構(gòu)的不同來加以區(qū)分。以下簡單的介紹一些目前比較常見的光纖連接器：

(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，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，F(xiàn)C類型的連接器，采用的陶瓷插針的對接端面是平面接觸方式(FC)。此類連接器結(jié)構(gòu)簡單，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，對該類型連接器做了改進，采用對接端面呈球面的插針(PC)，而外部結(jié)構(gòu)沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。

(2)SC型光纖連接器

    這是一種由日本NTT公司開發(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(jié)構(gòu)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閂式，不需旋轉(zhuǎn)。此類連接器價格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動小，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：常用于光纖配線架，外殼呈圓形，緊固方式為螺絲扣。(對于10Base-F連接來說，連接器通常是ST類型。常用于光纖配線架)

(4)LC型光纖連接器

    LC型連接器是著名Bell研究所研究開發(fā)出來的，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架中光纖連接器的密度。目前，在單模SFF方面，LC類型的連接器實際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長迅速。

(5)雙錐型連接器(Biconic Connector)

    這類光纖連接器中最有代表性的產(chǎn)品由美國貝爾實驗室開發(fā)研制，它由兩個經(jīng)精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個內(nèi)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

    這是一種由德國開發(fā)的連接器。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過大而損傷端面。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(gòu)，通過安裝于小型套管兩側(cè)的導(dǎo)向銷對準光纖，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(shè)計，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱淮�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(chǔ)，由NTT研制開發(fā)出來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(gòu)，其優(yōu)勢在于能實現(xiàn)高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管，NTT已經(jīng)開發(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(gòu)的底板連接器(MU-B系列)以及用于連接LD/PD模塊與插頭的簡化插座(MU-SR系列)等。隨著光纖網(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(yīng)用，對MU型連接器的需求也將迅速增長。

5.結(jié)束語

    隨著光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展，特別是高速局域網(wǎng)和光接入網(wǎng)的發(fā)展，光纖連接器在光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用將更為廣泛。同時，也對光纖連接器提出了更多的、更高的要求，其主要的發(fā)展方向就是：外觀小型化、成本低廉化，而對性能的要求卻越來越高。在未來的一段時間內(nèi)，各種新研制的光纖連接器將與傳統(tǒng)的FC、SC等連接器一起，形成“各顯所長，各有所用”的格局。