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關于GPX339型光纖配線架中的連接器的分析與討論

連接器就是起連接作用的一種元器件。連接器無論生產還是使用，都帶來了很多好處。首先，它改善了生產過程。因為連接器簡化了產品的裝配過程，也簡化了批量生產過程。第二，連接器使產品易于維修。寧波宏脈通信科技有限公司如果某元部件失效，裝有連接器可以快速更換失效元部件。第三，連接器使產品易于升級。隨著技術進步，裝有連接器時可以迅速更新元部件，用新的、更完善的元部件代替舊的。第四，連接器提高了設計的靈活性。使用連接器使工程師們在設計和集成新產品時，以及用元部件組成系統時，有更大的靈活性。連接器廣泛應用于有線和無線領域，包括電子工程技術和光電子技術。例如，一般的有線電視（Cable TV），無線，信息通訊，測量儀器，太空及電子產品，汽車工業、鐵路及其它運輸工具，以及工業用產品都大量使用連接器。連接器形式和結構是千變萬化的，隨著應用對象、頻率、功率、應用環境等不同，有各種不同形式的連接器。寧波宏脈通信科技有限公司

在電子線路中，連接器在電路內被阻斷處或孤立不通的電路之間，架起溝通的橋梁，從而使電流流通，使電路實現預定的功能。連接器是電子設備中*的部件，它通過各種電纜把設備內的各功能模塊起來，組成一臺完成某種功能的整機。比如，我們常見的臺式計算機，你打開主機箱就會看到，在主機板上有不少白色或彩色的帶狀電纜連接著計算機的各個模塊，電纜兩端即是連接器，在主機板上與其相接的也是連接器。

數據通信／電信中，使用相對較多的是射頻和微波同軸連接器。它們連接的是通信線路中的微波信號。這類連接器涵蓋一般常見的小型連接器如N型，BNC型；微小型連接器如SMA型，SMB型，SMC型；超小型連接器如MCX型，SMP型等。比如，在移動基站中的大功率發射機、無線接收機的機內各模塊間的連接，機柜與機柜間的連接，機柜與天線的連接，都是通過這些同軸連接器來實現的。寧波宏脈通信科技有限公司

連接器所接通的不僅*于電流，在光電子技術迅猛發展的今天，光纖系統中，傳遞信號的載體是光，玻璃和塑料代替了普通電路中的導線，但是光信號通路中也使用連接器，它們的作用與電路連接器相同。本文主要討論的就是光纖連接器。

但是無論什么樣的連接器，都要保證電流、微波、光信號等在傳輸線路中順暢連續和可靠地流通。光纖連接器的原理和分類寧波宏脈通信科技有限公司

在光纖通信（傳輸）鏈路中，為了實現不同模塊、設備和系統之間靈活連接的需要，必須有一種能在光纖與光纖之間進行可拆卸（活動）連接的器件，使光路能按所需的通道進行傳輸，以實現和完成預定或期望的目的和要求，能實現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端面精密對接起來，以使發射光纖輸出的光能量能zui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造成的影響減到zui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的可靠性和各項性能。

    光纖連接器是光系統中使用量zui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，重復插拔性好，環境穩定和機械性能好等。由于光纖連接器也是一種損耗性產品，所以還要求其價格低廉。其典型應用包括通信、局域網（LAN）、光纖到戶（FTTH）、高質量視頻傳輸、光纖傳感、測試儀器儀表、CATV等。

光纖連接器的一般特征寧波宏脈通信科技有限公司

光纖連接器的基本構成

目前，大多數的光纖連接器是由三個部分組成的：兩個配合插頭和一個耦合管。兩個插頭裝進兩根光纖尾端；耦合管起對準套管的作用。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。

光纖連接器的對準方式

光纖連接器的對準方式有兩種：用精密組件對準和主動對準。

高精密組件對準方式是zui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，將對接端口進行打磨或拋光處理后，在套筒耦合管中實現對準。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。插頭的對接端進行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構件來支撐光纖或光纖軟線以釋放應力。耦合對準用的套筒一般是由陶瓷、玻璃纖維增強塑料（FRP）或金屬等材料制成的兩半合成的、緊固的圓筒形構件做成的。為使光纖對得準，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。寧波宏脈通信科技有限公司

主動對準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。但在裝配時需采用光學儀表（顯微鏡、可見光源等）輔助調節，以對準纖芯。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。

    光纖連接器應用極廣，品種繁多。下面我們以zui常見的FC型（即圓柱套筒型）連接器為例介紹一下連接器的基本結構。寧波宏脈通信科技有限公司

FC型連接器，采用套筒（sleeve）對中和微孔插針（ferrule）配合的結構。 這種結構由1只套筒和兩只帶光纖的插針組成。插針是一只套管，其外徑為ф2.499（±0.0005）mm,內徑為ф0.125（±0.001）mm。把直徑為ф1.125（-0）mm的光纖固定(用EPOXY膠)在插針內孔。套管(sleeve)的內徑ф=2.48～2.49mm。與兩只帶光纖的插針精密配合，完成兩根光纖的對中。兩個插針的端面則通過兩側的保持彈簧來保證其端面緊密接觸。

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光纖連接器的性能

光纖連接器的性能，從根本上講首先是光纖連接器的光學性能；另外為保證光纖連接器的正常使用，還要考慮光纖連接器的互換（同型號間）性能、機械性能、環境性能和壽命（即zui大可拔插次數）。

    目前，對于光纖連接器光性能方面的要求，用戶所關心的和廠家宣傳的重點還是放在介入損耗和回波損耗這兩個zui基本的性能參數上。寧波宏脈通信科技有限公司  　其中，介入損耗（或稱插入損耗）是指因連接器的介入而引起傳輸線路有效功率減小的量值，對于用戶來說，該值越小越好。對于該項性能，ITU（電信聯盟）建議應根據20個樣品的測試，確定出平均損耗、標準偏差和樣品zui大損耗?；Ｆ骄鶕p耗值應不大于0.5dB。

  　回波損耗（或稱反射衰減、回損、回程損耗）是衡量從連接器反射回來并沿輸入通道返回的輸入功率分量的一個量度，其典型值應不小于25dB。對于光纖通信系統來說，隨著系統傳輸速率的不斷提高，反射對系統的影響也越來越大，來自連接器的巨大反射將影響高速率激光器（開關速率為Gbit／s級）的穩定度，并導致分布噪聲的增大和激光器抖動。因此對回波損耗的要求也越來越高，僅滿足典型值的要求已無法符合實際要求，還需要進一步提高回波損耗。研究表明，通過對連接器對接端的端部進行專門的拋光或研磨處理，可以使回波損耗更大。ITU建議此類經專門處理過的連接器，其回波損耗值不應小于38dB。

    減小介入損耗是連接器設計的基礎。產生介入損耗的機理有兩方面:

    1） 光纖公差引起的固有損耗。主要由光纖制造公差，即纖芯尺寸、數值孔徑、纖芯/包層同心度和折射率分布失配等因素產生。寧波宏脈通信科技有限公司    2） 連接器加工裝配引起的固有損耗。這是由連接器加工裝配公差，即端面間隙、軸線傾角、橫向偏移和菲涅爾反射及端面加工精度等因素產生的。如果兩個光纖端面事實上*接觸，則此項損耗不存在。但是兩個光纖端面*接觸會相互擦傷甚至擠碎，因而不可取?，F實中，通過對端面進行合理設計，在加工中采取恰當的手段可以保證合理的光纖端面與插針體（Ferrule）端面的相對位置。一般要求光纖端面的凹凸量U=0±0.05μm，另外Ferrule端面的曲率半徑R在10～25㎜間為佳。

實際光纖連接時，這些因素的影響可能同時存在，因而總損耗應是各損耗的迭加。為減少介入損耗，在光纖連接器設計與制造中，應盡量避免上述各種因素的影響。

 3. 光纖連接器的分類寧波宏脈通信科技有限公司

我們這里所講的光纖連接器確切地講是光纖活動連接器，是按光纖接頭可拆卸與否來分類時的一類，所以相應地還有一種不可拆卸的連接器，稱為固定連接器。光纖連接器按傳輸媒介的不同可分為常見的硅基光纖的單模、多模連接器，還有其它媒介如塑膠等為傳輸媒介的光纖連接器；按連接頭結構型式可分為：FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各種型式；按光纖端面形狀分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC型；按光纖芯數分還有單芯、多芯（如MT-RJ）型光纖連接器之分。連接器的規格型號較多，表1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和用途。一般長距離通信，大多使用FC型或SC型連接器，其優點是介入損失小，安裝容易穩定性高。短距離(≤20km)信號傳輸，則較多用ST、SMA、FDDI等，且多用于多模系統，因為其精度要求不高，所以成本較低。SC、ST和D4等則適用于用戶網和局域網。另外，帶狀陣列式光纜連接器由于現場連接速度快，性能良好成本低，常用于各種局域網，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等。未來光纖連接器的研發趨勢應為低成本、高密度、高可靠度、功能及安裝簡化等方面發展。寧波宏脈通信科技有限公司

   　　　　　　 表1 部分單模光纖連接器的主要特性

GPX339型光纖配線架中的連接寧波宏脈通信科技有限公司

GPX339型光纖配線架是一種適用于光纖接入網中局端主干光纜與配線光纜節點的接口設備，可以方便地實現光纖線路的連接、分配與調度。在該設備上可實現光纜的固定與可靠接地功能，光纜的終結功能，調線功能以及光纜纖芯和尾纖的保護功能，是光纖通信系統的輔助設備。整個設備的外形如圖1、2所示?！　　　　　?/span> 

光纖在配線架中的連接如圖3、4所示。其中，紅色護套套住的就是光纖連接器，黃色線纜即是光纖。寧波宏脈通信科技有限公司

GPX339光纖配線架中使用的連接器主要是FC/PC型光纖連接器，使用的光纖是φ3、長5m的單模光纜。其中，FC是Ferrule Connector的縮寫，表明其外部加強件是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣；PC是Physical Connection的縮寫，表明其對接端面是物理接觸，即端面呈凸面拱型結構。此類連接器具有較好的介入損耗和回波損耗性能。

 技術和標準生產的FC／PC型光纖連接器為例，其100個介入損耗規格值為0.5dB的連接器的zui大介入損耗為0.25dB，平均值為0.13dB?；夭〒p耗皆大于45dB，平均值可達到45.8dB。FC/PC屬于FC型連接器中的一類插針端面形狀為球面接觸的連接器。FC型連接器是目前世界上使用量zui大的品種，也是我國采用的主要品種。FC連接器大量用于光纜干線系統，其中FC/APC連接器用在要求高回波損耗的場合，如CATV網等。我國已制訂了FC型連接器的國家標準。

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GPX339光纖配線架的使用條件為：

    環境溫度：-15°C~+40°C

    貯存溫度：-25°C~+55°C

    相對濕度：£85%(+30°C)

    大氣壓力：70kPa~106kPa

    光電性能為：

    介入損耗£0.3dB

    回波損耗：FC/PC³40dB   FC/UPC³50dB   FC/APC³60dB

    插拔耐久性：>1000次

    機架高壓防護地與機架間絕緣>1000MW/500V（DC）

    機架高壓防護地與機架間耐壓>3000V（DC）/min 不擊穿，無飛弧

    工作指標為：

        標稱工作波長：850nm、1310nm、1550nm

        光纖連接器：符合GB/T12507以及相關標準規定

        光纖光纜：符合GB/T11819和B/T7424 的規定

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    從中我們也可以看出它對光纖連接器的光電性能、工作環境的要求。

光纖連接器的現寧波宏脈通信科技有限公司狀及發展

由于光纖通信技術應用領域不斷擴大，高速局域網和本地用戶網等網絡得到了很大發展，出于維護上測量、轉接、調度等方面的需要，對光纖連接器提出的要求也越來越多，這些都促進了光纖連接器的發展。

  　就光纖連接器的關鍵元件——插頭支撐套管和耦合套筒而言，Φ2.5mm的插針及配套的耦合套筒將得到較大發展，以此為基礎已開發出FC、ST、SC、DIN47255／6、MiniBNC、GFS-11／13、530等多種型號的光纖連接器，而且其技術也在不斷進行改進，改進的目的是努力降低介入損耗，盡可能提高回波損耗，并改善連接器的機械耐力（重復插拔性能）和溫度性能。目前改進工作主要是從兩個方面著手的。

  　其一為制作材料。由于陶瓷材料與石英玻璃材料的熱匹配性好，理化性能穩定，加工精度高，機械耐力好，因此越來越受到重視。估計短期內，以精密陶瓷制作的插針套管和耦合套筒將繼續占主導地位。寧波宏脈通信科技有限公司

    目前使用較多的陶瓷材料是氧化鋁和3mol氧化釔不*穩定的氧化鋯（PSZ）。其中氧化鋁的硬度較高，研磨精度也比較高，但對研磨設備的要求也較高，且彎曲強度低、粒度大，碰到堅硬表面時易碎裂。而氧化鋯（PSZ）的彎曲強度和斷裂強度較氧化鋁要高得多，且其硬度小、顆粒小，易于進行研磨拋光，但由于其場式模量較小，因而在進行研磨時需要*的加工工藝?？偟膩碚f，使用氧化鋯（PSZ）較氧化鋁要可靠得多。另有資料介紹說，由于需要不斷進行插拔，因此耦合套筒必須具有良好的耐磨性和一定的彈性，所以，理想的組合是用氧化鋁制作插針套管，用氧化鉻制作耦合套筒。

  　其二是改進插針體（套管）對接端端面的對接方式和端面的加工工藝。目前隨著系統速率的不斷提高，PC（物理接觸）型正在逐步取代FC（平面接觸）型；對于PC型研磨的工藝也在不斷進行改進，人工研磨正逐漸為機器研磨所取代；出現了APC（Advance Physical Contant）技術，即在傳統PC研磨的基礎上寧波宏脈通信科技有限公司，再用二氧化硅磨片或微粉進行超精細研磨，以減小因光纖連接器對接端面處折射率不匹配對介入損耗和回波損耗性能的影響。這種不匹配是由研磨受力所產生的損傷層造成的。一般經PC研磨后，損傷層的折射率約為1.54，高于光纖纖芯的折射率（1.46），而經過APC研磨處理的端面，其折射率約為1.46，接近或達到纖芯的折射率。

    另外，根據研究，在現在的Φ.5mm型插針套管的基礎上，采用斜面連接是提高單模光纖連接器回波損耗性能的一個有效途徑。理論推算表明，當斜面的傾角為8°時，連接器的回波損耗可達到118dB。但此種連接方式會對介入損耗產生較大影響，此種影響可通過在端面形成一定曲率（R＝（20～50）mm）的球面得到改善。住友電氣工業株式會社推出的斜8°角光纖連接器，其回波損耗平均可達66dB，相應的介入損耗平均為0.18dB；國內郵電部固體器件研究所研制的一種斜8°角連接器，其回波損耗大于56dB，相應的介入損耗小于0.6dB。寧波宏脈通信科技有限公司

  　就光纖連接器的外圍（部）元件而言，由于光纖通信的不斷發展，特別是光纖用戶網的發展，對光纖連接器提出的要求是高性能、低成本、小型化、多纖化、安裝密度高、安裝簡便等，這其中有很多可以通過對光纖連接器外圍元件的材料、外形、加工工藝、緊固方式等方面加以改進得以實現。另外，系列化也是降低產品成本的一個有效途徑。NTT開發的SC型連接器即為一例；由鑄模玻璃纖維塑料制成的矩型外殼成本低廉，抗壓強度高；插拔操作方便，適合高密度安裝。以這種連接器為基礎的SC系列光纖連接器還包括多套管連接器（HSC系列）、底座型光纖連接器以及固定衰耗器等。

  　另外，隨著光纖連接器應用范圍的擴大，其需求數量也越來越多，單靠在工廠中裝配研磨生產已無法滿足需要，且其成本對于某些應用來說也太高，因此連接器的裝配正從工廠走向安裝工程現場，對快速簡易的現場裝配型光纖連接器的需求也越來越多。采用現場裝配型也是降低成本的一個有效措施。寧波宏脈通信科技有限公司

  　適用于現場安裝的連接器要求必須省時、省力、操作方便。很多廠家對此進行了研究，開發出了許多新的工藝方法，如采用紫外固化粘結膠。采用利于拋磨的方法、設計出不需粘結的連接器和既不需要粘結也不需要拋光的連接器等等，在現場只需要幾分鐘即可裝配出一個可靠的光纖連接器。

  　正如由于電纜通信系統離不開各種插塞、同軸頭等電連接器而促進了電纜連接器及其產業的發展一樣，相信光纖連接器將會隨著光纖通信的不斷發展而得到進一步的發展。