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原创 各种智能光纤连接器结构及性能分析设计综述

2019-4-13 15:21 200 1 2 分类: 工业电子 文集: 连接器


  在安装任何光纤系统时,都必须考虑以低损耗的方法把光纤或光缆相互连接起来,以实现光链路的接续。光纤链路的接续,又可以分为永久性和活动性的两种。永久性的接续,大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现;活动性的接续,一般采用活动连接器来实现。本文将活动连接器做一简单的介绍。

  光纤活动连接器,俗称活接头,一般称为光纤连接器,是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件,已经广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器、仪表中,是目前使用数量最多的光无源器件。

  2.光纤连接器的一般结构

  光纤连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。现在已经广泛应用在光纤通信系统中的光纤连接器,其种类众多,结构各异。但细究起来,各种类型的光纤连接器的基本结构却是一致的,即绝大多数的光纤连接器一般采用高精密组件(由两个插针和一个耦合管共三个部分组成)实现光纤的对准连接。

  这种方法是将光纤穿入并固定在插针中,并将插针表面进行抛光处理后,在耦合管中实现对准。插针的外组件采用金属或非金属的材料制作。插针的对接端必须进行研磨处理,另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软缆以释放应力。耦合管一般是由陶瓷、或青铜等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成,多配有金属或塑料的法兰盘,以便于连接器的安装固定。为尽量精确地对准光纤,对插针和耦合管的加工精度要求很高。

  3.光纤连接器的性能

  光纤连接器的性能,首先是光学性能,此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等。

  (1)光学性能:对于光纤连接器的光性能方面的要求,主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。

  插入损耗(InserTIon Loss)即连接损耗,是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。插入损耗越小越好,一般要求应不大于0.5dB.

  回波损耗(Return Loss)是指连接器对链路光功率反射的抑制能力,其典型值应不小于25dB.实际应用的连接器,插针表面经过了专门的抛光处理,可以使回波损耗更大,一般不低于45dB.

  (2)互换性、重复性

  光纤连接器是通用的无源器件,对于同一类型的光纤连接器,一般都可以任意组合使用、并可以重复多次使用,由此而导入的附加损耗一般都在小于0.2dB的范围内。

  (3)抗拉强度

  对于做好的光纤连接器,一般要求其抗拉强度应不低于90N.

  (4)温度

  一般要求,光纤连接器必须在-40~ +70的温度下能够正常使用。

  (5)插拔次数

  目前使用的光纤连接器一般都可以插拔l000次以上。

  4.部分常见光纤连接器

  按照不同的分类方法,光纤连接器可以分为不同的种类,按传输媒介的不同可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器;按结构的不同可分为FC、SC、ST、 D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT等各种型式;按连接器的插针端面可分为PC(UPC)和APC;按光纤芯数分还有单芯、多芯之分。

  在实际应用过程中,我们一般按照光纤连接器结构的不同来加以区分。以下简单的介绍一些目前比较常见的光纤连接器:

  (1)FC光纤连接器

  这种连接器最早是由日本NTT研制。FC是Ferrule Connector的缩写,表明其外部加强方式是采用金属套,紧固方式为螺丝扣。最早,FC类型的连接器,采用的陶瓷插针的对接端面是平面接触方式(FC)。此类连接器结构简单,操作方便,制作容易,但光纤端面对微尘较为敏感,且容易产生菲涅尔反射,提高回波损耗性能较为困难。后来,对该类型连接器做了改进,采用对接端面呈球面的插针(PC),而外部结构没有改变,使得插入损耗和回波损耗性能有了较大幅度的提高。

  (2)SC型光纤连接器

  这是一种由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同,其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式;紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高(路由器交换机上用的最多)。

  (3)ST型光纤连接器

  ST型光纤跳线:常用于光纤配线架,外壳呈圆形,紧固方式为螺丝扣。(对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架)

  (4)LC型光纤连接器

  LC型连接器是著名Bell研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半,为1.25mm.这样可以提高光配线架中光纤连接器的密度。目前,在单模SFF方面,LC类型的连接器实际已经占据了主导地位,在多模方面的应用也增长迅速。

  (5)双锥型连接器(Biconic Connector)

  这类光纤连接器中最有代表性的产品由美国贝尔实验室开发研制,它由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成。

  (6)DIN4型光纤连接器

  这是一种由德国开发的连接器。这种连接器采用的插针和耦合套筒的结构尺寸与FC型相同,端面处理采用PC研磨方式。与FC型连接器相比,其结构要复杂一些,内部金属结构中有控制压力的弹簧,可以避免因插接压力过大而损伤端面。另外,这种连接器的机械精度较高,因而介入损耗值较小。

  (7)MT-RJ型连接器

  MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器,带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构,通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤,为便于与光收发信机相连,连接器端面光纤为双芯(间隔0.75mm)排列设计,是主要用于数据传输的下一代高密度光连接器。

  (8)MU型连接器

  MU连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础,由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器,该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构,其优势在于能实现高密度安装。利用MU的l.25mm直径的套管,NTT已经开发了MU连接器的系列。它们有用于光缆连接的插座型光连接器(MU-A 系列),具有自保持机构的底板连接器(MU-B系列)以及用于连接LD/PD模块与插头的简化插座(MU-SR系列)等。随着光纤网络向更大带宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用,对MU型连接器的需求也将迅速增长。

 

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文章评论 2条评论)

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curton 2019-4-25 08:12

好文章 学习了

curton 2019-4-16 21:24

好资源 学习了
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aqiandao 2019-04-24 17:12
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