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摘要：文中在概述了光纖通信、光纖連接器定義及發(fā)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了光纖連接器的基本構(gòu)成、對準(zhǔn)方式、分類及單模光纖連接器的主要特性。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu) 分類 特性

Development and Technical Characteristics of Optical Fiber Connector

ZHOU Zhimin

[Abstract]: On the basis of summarizing the definition and development of optical fiber communication and optical fiber connector, the basic structure, alignment mode, classification and main characteristics of single mode optical fiber connector are discussed in detail.

[Key Words]: Structural Classification Characteristics

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。另據(jù)有關(guān)專家坦言：我國光通信產(chǎn)業(yè)雖有了一定基礎(chǔ)，但與發(fā)達(dá)國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、簡單化，增強(qiáng)零件互換性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的自動化。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)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)端面精密對接起來，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，我國的市場需求量以30%以上的速率增長。據(jù)美國ELECTRONCAST公司的一份市場研究報(bào)告表明，由于各國電信都在加快步伐，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，光纖連接器市場也會與日同輝前途光明燦爛。

2.光纖連接器

光纖活動連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，國際電信聯(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源組件”(CCITT第VI研究組1992年3月于日內(nèi)瓦通過)。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。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試入口，方便了光系統(tǒng)的調(diào)測與維護(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源器件，對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，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(shí)現(xiàn)，活動性的接續(xù)，一般采用活動連接器來實(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越近，人們對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)測未來5年內(nèi)全球光纖連接器市場消費(fèi)額將以23%的年增長率增長，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。

近年來，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，各國競相研制開發(fā)出各種型號和規(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)，(國家沒有光連接器母機(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)定的市場份額。因此連接器生產(chǎn)行業(yè)邊際利潤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該行業(yè)將有很大作為，而無資金技術(shù)實(shí)力的小新公司無力介入。

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，因此各國的廠家對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，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(zhǔn)光纖，對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，因此各國的廠家對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)光纖連接器的對準(zhǔn)方式。光纖連接器的對準(zhǔn)方式有兩種：

①高精密組件對準(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。插頭的對接端進(jìn)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線以釋放應(yīng)力。耦合對準(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。為使光纖對得準(zhǔn)，這種類型的連接器對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?；驒C(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主動對準(zhǔn)連接器對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

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。

光纖連接器應(yīng)用極廣，品種繁多。連接器的規(guī)格型號較多，表2給出了部分單模光纖連接器的主要特性。各種型號的連接器都有自己的特點(diǎn)和用途。一般長距離通信,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，自動控制和音響訊號傳輸?shù)取Ｎ磥砉饫w連接器的研發(fā)趨勢應(yīng)為低成本、高密度、高可靠度、功能及安裝簡化等方面發(fā)展。

表2 部分單模光纖連接器的主要特性