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1、光纤接插件制备与加工技术一、光纤接插件的定义光纤通信在是现今通信主干, 其中光纤接插件是必不可少的一部分。光纤接插件又称光纤连接器或者活接头, 国际电信联盟(ITU) 建议将其定义为“用以稳定地, 但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件”(CCITT第 VI 研究组 1992 年 3 月于日内瓦通过) 。图1：光纤传输线路图如图1主要用于实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接。正是由于连接器的使用, 使得光通道间的可拆式连接成为可能,从而为光纤提供了测试入口, 方便了光系统的调测与维护; 又为网路管理提供了媒介, 使光系统的转接活。二、光纤连接器的一
2、般特征1 、光纤连接器的基本构成目前, 大多数的光纤连接器是由三个部分组成的: 两个配合插头和一个套筒。图2：光纤连接器的基本构成两个插头装进两根光纤尾端; 耦合管起对准套管的作用。另外,套筒多配有金属或非金属法兰, 以便于连接器的安装固定。2 、光纤连接器的对准方式光纤连接器的对准方式有两种: 高精密组件对准和主动对准。高精密组件对准方式是最常用的方式, 这种方法是将光纤穿入并固定在插头的支撑套管中, 将对接端口进行打磨或抛光处理后, 在套筒耦合管中实现对准。插头的支撑套管（插针）采用不锈钢、镶嵌玻璃或陶瓷的不锈钢、陶瓷套管、铸模玻璃纤维塑料等材料制作。插头的对接端面进行研磨处理, 另一端通
3、常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软线以释放应力。如图3所示：图3：光纤连接器插头的一般结构图耦合对准用的套筒一般是由陶瓷、玻璃纤维增强塑料(FRP) 或金属等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成的。为使光纤对得准, 这种类型的连接器对插头和套筒耦合组件的加工精度要求很高, 需采用超高精密铸模或机械加工工艺制作。光纤连接器的现在已经广泛应用在光纤通信系统中。光纤连接器种类众多,结构各异,但细究起来,各种类型的光纤连接器的基本结构包括对中、插针和端面三部分。对中可以采用套管、双锥、V型槽、透镜耦合等结构,插针可以是微孔、三棒、多层等结构,端面有平面、球面、斜面等结构。有代表性并且正在使用的
4、连接器结构主要有以下儿种类型:(1)套管结构由两个插针和一个套筒组成,如图4所示。其中插针为一个带有微孔的精密圆柱体,将光纤插入微孔后用专用的胶固定并进行相应的加工形成插针体。套筒是一种经过加工的精密套管,通常分为开口和不开口的两种。其中开口的套筒使用最普遍。对准时,以插针的外圆柱面为基准面,插针插入套筒然后实现与其紧密配合,以保证两根光纤精密对准。由于套管的结构设计合理,并且能通过加工达到要求精度,同时量产比较容易,因此成为连接器发展的主流。图4：套管结构(2)双锥结构插针外端面加工成圆锥面,基座内孔也加工成双圆锥面。两个插针插入时利用锥面定位进行对接,如图5所示。这种方法要求加工精度极高,
5、插针和基座通常采用的是聚合物模压成型,内外锥面的精确结合不仅保证了纤芯对准,而且还保证了两光纤端面间距恰好符合要求。这种结构是由AT&T创立和使用。图5：双锥结构(3)V型槽结构将两个插针放入精密设计的V型槽中,如图6所示,再用盖板将插针压紧,使纤芯达到对准,这就构成了V型槽结构。该结构是荷兰飞利浦公司的专利技术,通常在单纤连接时不采用,常用于单纤/多纤与平板波导之间的连接或多纤之间互相的连接。图6：V型槽结构(4)透镜耦合结构通过球透镜和自聚焦透镜来实现光纤的对准,如图7所示。其工作原理是透镜将一根光纤的出射光变成平行光,然后进入另一个透镜聚焦并耦合进入第二根光纤。这种结构可以在很大程度上降
6、低对机械加工的精度要求,但由于其结构复杂、体积大、调整的元件较多、损耗大,通常只用于短距离当中的便捷通信。图7：V型槽结构以上几种结构的插针体加上若干外部零件就组成连接器插头,它用来实现光纤在转换器之间完成插拔功能,其机械结构必须保证使光纤不受外界损害三、光纤连接器的分类根据 ITU 的建议, 光纤连接器的分类是按光纤数量、光耦合系统、机械耦合系统、套管结构和紧固方式进行的, 如表 1 所示 表一光纤数量光耦合机械耦合套管结构紧固方式套筒单通道对接V型槽直套管螺丝多通道透镜锥形锥形套管销钉单/多通道其它其它其它弹簧销1光纤连接器从结构上分为单芯光纤连接器和带状多芯光纤连接器,目前使用最多的是单
7、芯光纤连接器,它又有单模光纤用和多模光纤用之分。依据光纤活动接头的结构和形状,常将单芯光纤连接器分为FC,SC,ST等几种。(1)FC型为圆形的螺纹式结构,如图8所示：接头插入法兰盘后,插头中的卡锁落入法兰盘的槽中,再用螺纹拧紧,接触的光端面不产生位移。光纤端面经研磨、抛光处理,靠套筒的高精度内圆与插针的高精度外圆紧密配合进行轴心对准。FC型插针的外径为2.5 mm,可使用金属、塑料、玻璃等材料,但目前应用最多的是氧化锆陶瓷(partially stabilized zirconia)材料。图8：FC型光纤连接器(2)SC型是矩形的插拔式结构,如图9法兰盘中有卡簧。由于SC型是矩形,所以很容易
8、对准。接头插入法兰盘后,听到卡簧声响,便表示接头已良好连接。多根光纤的终端多选用SC型,以利于高密度安装。图9：SC型光纤连接器(3)ST型为圆形卡口式结构,如图10，接头插入法兰盘压紧后,旋转一个角度便可使插头固定牢固,并对光纤端面施加一定的压紧力。图10：ST型连接器表一中介绍了几种单芯光纤连接器2、光纤连接器的端面形状光纤连接器的端面形状可分为PC型、SPC型、APC型和UPC型,如下图所示。PC(physical connect)型连接器的端面研磨抛光成微凸球面;SPC(spherical physical connect)型研磨成凸球面,球面半径为20mm;APC(angled physical connect)型一方面在端面形成8倾角,另一方面还要在端面形成一定曲率(R=2050 mm)的球面;UPC(ultra-physical connect)型为超平面连接。光纤连接器的型号通常表示为XX/YY,XX表示接头的连接方式,YY表示光纤连接器端面的形状。如SC/UPC表示插拔式超平面连接。
