光纤活动连接器

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1、光纤活动连接器光纤活动连接器，俗称活接头，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）。是用于光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件. 它是把光纤的两个端面精密对接起来， 以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收 光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。光纤活动连接器是 实现光纤之间活动连接的无源光器件，它还有将光纤与有源器件、光纤与其它无源器 件、光纤与系统和仪表进行连接的功能。活动连接器伴随着光通信的发展而发展，现 在已形成门类齐全、品种

2、繁多的系统产品，是光纤应用领域中不可缺少的、应用最广 泛的基础元件之一。尽管光纤（缆）活动连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可 以分成如下几部分：连接器插头、光纤跳线、转换器、变换器等。这些部件可以单独 作为器件使用，也可以合在一起成为组件使用。实际上，一个活动连接器习惯上是指 两个连接器插头加一个转换器。（ 1） 连接器插头。使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头， 连接器插头由插针体 和若干外部机械结构零件组成。 两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤 （缆） 之间的对接；插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。插针是一个带有微孔的精 密圆柱体，其主要尺寸如

3、下：外径 e2.4990.0005mm外径不圆度v 0.0005mm微孔直径3260.5pm微孔偏心量v 1pm微孔深度 4mm 或 10mm插针外圆柱体光洁度 14端面曲率半径 20-60mm插针的材料有不锈钢、 全陶瓷、玻璃和塑料几种。 现在市场上用得最多的是陶瓷， 陶瓷材料具有极好的温度稳定性，耐磨性和抗腐蚀能力，但价格也较贵。塑料插头价 格便宜，但不耐用。市场上也有较多插头在采用塑料冒充陶瓷，工程人员在购买时请 注意识别。插针和光纤相结合成为插针体。插针体的制作是将选配好的光纤插入微孔中，用 胶固定后，再加工其端面，插头端面的曲率半径对反射损耗影响很大，通常曲率半径 越小，反射损耗越大

4、。插头按其端面的形状可分为3类：PC型、SPC型、APC型。PC 型插头端面曲率半径最大，近乎平面接触，反射损耗最低； SPC 型插头端面的曲 率半径为20mm，反射损耗可达45dB，插入损耗可以做到小于0.2dB ；反射损耗最 高的是 APC 型，它除了采用球面接触外，还把端面加工成斜面，以使反射光反射出 光纤，避免反射回光发射机。斜面的倾角越大，反射损耗越大，但插入损耗也随之增 大，一般取倾角为8090,此时插入损耗约0.2dB，反射损耗可达60DB，在CATV 系统中所有的光纤插头端面均为 APC 型。要想保证插针体的质量，光纤的几何尺寸 必须达到下列要求：光纤外径比微孔直径小 0.00

5、05mm ；光纤纤芯的不同轴度小于 0. 0005mm 。因此，插针和光纤以及两者的选配对连接器插头的质量影响极大，也是连 接器插头质量好坏的关键。不同厂家的产品工艺水平不一样，因而差别就很大，在实 际应用中，本人也曾多次碰到一个插头插损 1dB 以上的情况，而正常值一般小于 0.3dB。在工程应用中，不要小看一个小小的插头，质量低劣的插头对系统的影响是和 很大的；在选购时一定要选用信誉高、知名厂家的产品。（2）跳线。 将一根光纤的两头都装上插头，称为跳线。连接器插头是跳线的特殊情况，即只 在光纤的一头装有插头。在工程及仪表应用中，大量使用着各种型号、规格的跳线， 跳线中光纤两头的插头可以是同

6、一型号，也可以是不同的型号。跳线可以是单芯的， 也可以是多芯的。跳线的价格主要由接头的质量决定。因而价格也相差较大。在选用 跳线时，本着质优价廉去选是不错，但一定不要买质次价低的产品。（3）转换器。把光纤接头连接在一起， 从而使光纤接通的器件称为转换器， 转换器俗称法兰盘。 在 CATV 系统中用得最多的是 FC 型连接器； SC 型连接器因使用方便、价格低廉， 可以密集安装等优点，应用前景也不错，除此地外， ST 型连接器也有一定数量的应 用。aFC 型连接器。 FC 型连接器是一种用螺纹连接，外部元件采用金属材料制作 的圆形连接器。它是我国采用的主要品种，在有线电视光网络系统中大量应用；其

7、有 较强的抗拉强度，能适应各种工程的要求。bSC 型连接器。 SC 型连接器外壳采用工程塑料制作，采用矩形结构，便于密 集安装；不用螺纹连接，可以直接插拔，操作空间小。实用于高密集安装，使用方便。cST 型连接器。 ST 型连接器采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时准确对 中。这三种连接器虽然外观不一样，但核心元件 套筒是一样的。套筒是一个加工 精密的套管（有开口和不开口两种） ，两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准。 其原理是：以插针的外圆柱面为基准面，插针与套筒之间为紧配合；当光纤纤芯外圆 柱面的同轴度、插针的外圆柱面和端面、以及套筒的内孔加工的非常精密时，两根插 针在套筒中对接，就实

8、现了两根光纤的对准。下面详细讲一下套筒。套筒有两种结构：开口套筒与不开口套筒。a.开口套筒。 开口套筒在连接器中使用最普遍，其主要尺寸为：外径：e3.20.01mm，内径02.50.02mm，内孔光洁度： 14；弹性形变：小于0.0005mm，插针插入或拔出套筒 的力： 3.92-5.88N 。开口套筒采用高弹性的材料，如磷青铜、铍青铜和氧化锆陶瓷制 作，当插针插入套筒之后，套筒对插针的夹持力应保持恒定，这三种材料制作的套筒 都在应用，但以铍青铜和氧化锆陶瓷居多。b .不开口套筒。不开口套筒在连接器中应用较少，在光纤与有源器件的连接中应用较多， 其外型尺寸与开口套筒基本上一致。 不同之处在于它

9、的内孔直径为 2.5+0.0005mm，即比插针的外径大1pm ；既让插针 能够顺利插入，同时间隙也不能太大，保证光纤与有源器件（如激光管、探测器）连 接时，重复性、互换性达到要求的指标。上述三种型号的转换器， 只能对同型号的插头进行连接， 对不同型号插头的连接， 就需要下面三种转换器。即：FC/SC型转换器一用于FC与SC型插头互连；FC/ ST型转换器一一用于FC与ST型插头互连，SC/ST型转换器一一用于SC与ST型 插头互连。市场上的法兰盘价格高低之间相关数倍，其实讲完这些，读者也应该明白 原因在何处。（4）变换器。将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件叫做变换器， 该器件由两部分

10、组 成，其中一半为某一型号的转换器，另一半为其它型号的插头。使用时将某一型号的 插头插入同型号的转换器中，就变成其它型号的插头了。在实际工程应用中，往往会 遇到这种情况，即手头上有某种型号的插头，而仪表或系统中是另一型号的转换器， 彼此配不上，不能工作。如果备有这种型号的变换器，问题就迎刃而解了。对于 FC SC、ST三种连接器，要做到能完全互换，有下述 6种变换器。SCFC，将SC插 头变换成FC插头；STFC将ST插头变换成FC插头；FCSC将FC插头变换成 SC插头；FCST将FC插头变换成ST插头，SCST将SC插头变换成ST插头; STSC将ST插头变换成SC插头。实际上光纤的活动连

11、接除了采用上述的活动连接器外，如果是紧急抢修断光缆， 而手头又没有熔接机，通常采用一种机械连接头（也称快速接线子）处理。其利用一 个玻璃微细管来定位，用一套机械装置来紧固光纤，使用时先切开光纤，对端面进行 清洁处理，光纤端头保留68mm，然后将光纤的两个端面在玻璃微细管的中央对准 后夹紧，拧紧两端的螺帽即可实现光纤的可靠连接。 这种机械连接头的长度约 40mm 直径不超过5.7mm，平均插入损耗小于0.4dB，反射损耗大于50dB，抗拉强度大于 1.25kg ，更重要的是装配时间极短，确实是一种快速抢修必备工具。2光纤活动连接器的表征指标（1）插入损耗。插入损耗定义为光纤中的光信号通过活动连接

12、器之后， 其输出光功率相对输入光 功率的比率的分贝比。其表达式为IL=-10loy PI/PO（dB），其中P0输入端的光 功率，PI输出端的光功率。插入损耗越小越好。从理论上讲影响插入损耗的主要因 素有以下几种：纤芯错位损耗、光纤倾斜损耗、光纤端面间隙损耗、光纤端面的菲涅 耳反射损耗、纤芯直径不同损耗、数值孔径不同损耗。不管那种损耗都和生产工艺有 关，因此生产工艺技术是关键。（ 2） 回波损耗。 回波损耗又称反射损耗，是指在光纤连接处，后向反射光相对于输入光的比率的 分贝数，其表达式为RL=-10loy Pr/PO dB，其中P0输入光功率，Pr后向反射 光功率。 反射损耗愈大愈好，以减少反

13、射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的 途径只有一个，即将插头端面加工成球面或斜球面。球面接触，使纤芯之间的间隙接 近于“0”，达到“物理接触 ”，使端面间隙和多次反射所引起的插入损耗得以消除，从面 使后向反射光大为减少。斜球面接触除了实现光纤端面的物理接触以外，还可以将微 弱的后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球面接触可以使回波损耗达到 6 0dB 以上，甚至达到 70dB 。关于插头的类型定义前面已述，此处不多讲。在 CATV 系统中都选用 APC 型端面的接头，这种接头的反射损耗完全可以达到系统要求，当 然加工工艺不好的 APC 接头反射损耗比 PC 型接头的还要低也是可能的。（

14、3） 重复性。 重复性是指对同一对插头，在同一只转换器中，多次插拔之后，其插入损耗的变 化范围，单位用 DB 表示。插拔次数一般取 5 次，先求出 5 个数据的平均值，再计算 相对于平均值的变化范围。 性能稳定的连接器的重复性应小于 0.1dB 。重复性和使用 寿命是有区别的，前者是在有限的插拔次数内，插入损耗的变化范围；后者是指在插 拔一定次数后，器件就不能保证完好无损了。（4） 互换性。 互换性是指不同插头之间或者同转换器任意置换之后，其插入损耗的范围。这个 指标更能说明连接器性能的一致性。质量较好的连接器，其互换性应能控制在 0.15 dB 以内。重复性和互换性考核连接器结构设计和加工工

15、艺的合理与否， 也是表明连接器实 用化的重要标志。质量好的跳线和转换器，其重复性和互换性是合格的，即使是不同 厂家的产品在一起使用；质量低劣的产品即使是同一厂家的产品也很差。更不用说不 同厂家产品混合使用的情况。3、活动连接器的使用活动连接器一般用于下述位置：光端机到光配接箱之间采用光纤跳线；在光 配线箱内采用法兰盘将光端机来的跳线与引出光缆相连的尾纤连通； 各种光测试仪 一般将光跳线一端头固定在测试口上另一端与测试点连接； 光端机内部采用尾纤与 法兰盘相连以引出引入光信号；光发射机内部，激光器输出尾纤通过法兰盘与系统 主干尾纤相连；光分路器的输入、输出尾纤与法兰盘的活动连接。光分路器与同轴电

16、缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配， 这就需要光分路器来实现，光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多 个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用 MxN来表示一个分路器有M个输入端 和N个输出端。在光纤CATV系统中使用的光分路器一般都是1x2、1x3以及由它们 组成的1xN光分路器。1 光分路器的分光原理光分路器按原理可以分为光纤型和平面波导型两种， 光纤熔融拉锥型产品是将两 根或多根光纤进行侧面熔接而成；光波导型是微光学元件型产品，采用光刻技术，在 介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能。这两种型式的分光原理类似， 它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来 实现不同大小分支量，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。熔锥型光 纤耦合器因制作方法简单、价格