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光纤通信及无源光器件基础知识 2012年3月 现场活动连接器基础知识 光纤通信基础知识 光分路器基础知识 目录 光纤的基本结构及组成 光纤主要由纤芯 包层 涂敷层组成 纤芯的作用是传导光波 包层的作用是将光波封闭在光纤中传播 纤芯和包层均由石英材料构成 只不过是为了形成光波导效应 必须使纤芯折射率高于包层折射率 即n1 n2 因而两者石英材料的掺杂情况不同 涂敷层的作用是保护光纤不受水汽的侵蚀和机械的擦伤 同时增加光纤的柔韧性 它一般采用环氧树脂或硅橡胶 目前主流应用的光纤有两种尺寸规格 一种是芯线标称直径规格为62 5um 125um 纤芯直径 包层直径 下同 或50um 125um的多模光纤 一种是芯线标称直径规格为9um 125um的单模光纤 光纤的组成结构 单模光纤尺寸 多模光纤尺寸 光纤导光原理 折射定理 n1sin 1 n2sin 2必须指出的是 根据 1 sin 1 n2 n1 只有当光从折射率大的介质射入折射率小的介质时 即n2 n1时 才能产生全反射 例如 当光从玻璃射入空气时能产生全反射 而当光从折射率小的空气射入折射率大的玻璃时 就不可能产生全反射 普通光纤是在纤芯材料 SiO2 中掺杂少量的Ge 使得纤芯的折射率略微高出包层的折射率 满足光的全反射条件 光纤的损耗 与接入网工程建设最为相关的主要是 弯曲损耗 建设规范化 人员相关知识水平和责任心 接续损耗 施工仪器及设备 人员技能 OH根离子吸收 注意光纤的应用环境 尤其注意阻水及防潮 G 652光纤弯曲半径不得小于30mm G 657A1光纤最小推荐的弯曲半径为10mm G 657A2光纤最小推荐弯曲半径为7 5mm 现场活动连接器基础知识 光纤通信基础知识 光分路器基础知识 目录 定义 光分路器是指用于实现特定波段光信号的功率辑合及再分配功能的光无源器件 光分路器可以是均匀分光 也可以是不均匀分光 分类 根据制作工艺 光分路器可分为熔融拉锥 FBT 光分路器和平面光波导 PLC 光分路器两种类型 熔融拉锥型 FBT 平面波导型 PLC 光分路器的定义及分类 FBT与PLC的特点 FBT型优点 制作工艺简单 成本低 可做不等分分路器 FBT型缺点 损耗对波长敏感 分光均匀性差 1 8以上很难保证均匀分光 大分路比器件体积大 可靠性差 熔融拉锥型 FBT 平面波导型 PLC PLC型优点损耗对传输光波长不敏感 可以满足不同波长的传输需要 分光均匀 可以将信号均匀分配给用户 结构紧凑 体积小 单只器件分路通道很多 可以达到32路以上 多路成本低 分路数越多 成本优势越明显 PLC型缺点芯片制作工艺复杂 门槛高 几乎被国外垄断 相对于熔融拉锥式分路器成本较高 特别在低通道分路器方面更处于劣势 PLC型光分路器工作波段为1260nm 1650nm PLC光分路器的各类形态 机架式 盒式 微型 托盘式 插片式 PLC光分路器的基本组成 经过一次封装之后的光分路器主要有以下部分构成 PLC芯片 光纤阵列 FA 封装管及胶水 其中芯片与FA成本占到光分路器总成本的50 60 影响PLC品质的关键因素1 V槽的精度 V形槽之间间距会直接影响分路的插入损耗 芯数较多时除了每两个V槽之间的间距 还有累计公差造成与芯片的匹配问题 从而影响插入损耗 V槽的光洁度 V形槽的表面如果不光滑 会造成光纤放入后放不平整 做成成品后 温度变化时 会造成断纤或衰减大 V槽的形状 不能使用U形槽或不使用V形槽 否则温度变化时衰减会发生变化 所用的胶是否合适 如果胶使用不当 器件不能在 40 85 高湿的环境中工作 并且在温度变化时产生应力 造成衰减大或断纤 不同的胶有不同的特性 点胶的方式 固化时间 要求的紫外线的功率也不同 要使用适合的工艺 否则好的胶也不能达到好的效果 在封装结束后要做高低温循环试验 时间不能过长 循环试验前 后都需要测试 以验证胶及工艺稳定性 影响PLC品质的关键因素2 一次封装后PLC分路器 封装胶 封装盒 封装空管 二次封装所用封装盒 空管 胶等材料在 40 85 温度范围内的稳定性 阻燃性能 材料的稳定性不好会影响成品的插入损耗 胶的粘接力 硬度 强度 不同的位置要用适合的胶 胶选择如果选择不当 温度变化时插入损耗会变大 撕纤时不能将光纤撕断 否则熔接会造成插入损耗增大 涂覆层不能脱落 否则在使用过程中易断纤 封装盒 2 0出纤部分的抗拉强度 行业标准 90N 封装盒内分路器输入端及输出端光纤盘纤的弯曲半径不能太小 否则易造成插入损耗变大 光纤活动连接器使用的所有材料的高 低温性能 耐腐蚀性能 阻燃性能 光纤活动连接器的抗拉性能 陶瓷插芯的同心度 材料 氧化锆 光纤活动连接器的插拔寿命 光纤活动连接研磨的端面的三维参数 端面粗糙度 端面缺陷数 光纤活动连接器的插入损耗及反射损耗 光纤活动连接器端面三维参数测试报告 影响PLC品质的关键因素3 光分路器常见故障处理 光分路器的某个或多个输出通道指标异常 这是最为常见的故障 最多发的原因集中在端口的连接器上 而连接器又主要集中在插针体的端面上和适配器的接口中 一般处理办法 1 带插头的尾纤型端口清洁异常通道的光纤活动连接器 清洁时应使用蘸有酒精的无脂棉纸 擦拭时应沿陶瓷面的角度一个方向擦拭 不应来回擦拭 以防止损坏端面 2 适配器型端口清洁异常通道的适配器 清洁时应使用专用擦拭棒蘸酒精后将适配器及其内部的插针体的端面进行清洁 现场活动连接器基础知识 光纤通信基础知识 光分路器基础知识 目录 预埋型现场活动连接器内部结构 预埋型 生产过程中 在陶瓷芯前段预埋裸纤 且端面经过精密的研磨处理和检验 现场对用户光缆的光纤端面进行切割 并通过内置对准机构和预埋裸纤机械连接 Ferrule 工厂研磨 预埋光纤 入户光缆的光纤与预埋光纤在铝合金器件内部实现机械接续 连接器现场组装的过程中无需注胶 研磨 Backbone 铝合金V型槽 匹配液 将现场切割且未经研磨的光纤直接插入器件 直接与其它连接器进行对接 直通式腔体 直通型现场活动连接器内部结构 直通型 生产过程中 陶瓷芯完全贯通 现场对用户光缆的光纤端面进行切割 直接插入陶瓷芯 目前市场上 大部分的直插型现场连接器的端面在现场是没有经过研磨和检验的 两型产品指标与应用时关键点的对比 主流预埋型产品夹持件原理对比 复位式 塑料V型槽 金属外壳 楔形器件 插入楔形器件 取出楔形器件 上下层单元复位 V形槽 上层单元 下层单元 压接式 金属V型槽 顶盖 主体 定位固定单元 V形槽 下压后的永久接续 光纤夹持件的材料 预埋纤型对光纤对接部分的材料选材要求非常高 要求膨胀系数与光纤类似 需具有一定弹性 光纤接续匹配液 由一种硅基合成液体混合了特殊配方的精微粉末所生产出来的触变胶体以3M为例 V型槽内预先灌注匹配液 匹配液可以大大减小插入损耗和回波损耗 从而优化接续性能以3M为例 每微米小于0 0005 光吸收率 相当于每个接头因此产生的损耗小于0 001dB 正宗的光纤匹配液并非用于润滑和粘合光纤 预埋型 预埋经过研磨的光纤 现场组装 纤芯端面二维图 显示与陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纤芯端面三维图 显示纤芯端面的粗糙度 预埋型现场活动连接器插芯端面 直通型现场活动连接器插芯端面 3M2011 AllRightsReserved 直通型1 现场切割 未经研磨 端面极不平整 纤芯端面二维图 显示与陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纤芯端面三维图 显示纤芯端面的粗糙度 直通型现场活动连接器插芯端面 直通型2 现场切割 未见光纤端面 纤芯端面二维图 显示与陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纤芯端面三维图 显示纤芯端面的粗糙度 现场活动连接器品质与造价分析对比 预埋型现场活动连接器品质与造价分析对比 主流生产厂家及产品应用情况 有自主生产能力的国外主流厂家基本为3M 藤仓 住友 NWC KOT 台湾厂家为上诠和宽原 国内厂家主要为烽火和宇特 宇特主要生产直通型 普天产品为住友与普天联合生产 国内绝大部分ODN厂家基本不能完全自主生产该产品 尤其是预埋型 从各省公司的使用情况来看有通过代理公司购买的国外产品 也有直接购买国外或国内厂家产品的 绝大部分省公司所用的品牌都超过3种以上 3M公司产品占据的份额最大 预埋型使用量占到80 以上 各省公司对预埋型和直通型产品的使用看法不一 但总体上看倾向使用预埋型 直通型最大的优势在于价格较低 总体来看 该产品一次制作合格率约在80 左右 施工装维人员素质较高的普遍成功率较高 现有FTTHODN故障中一半以上是由该器件引起的 让厂家对相关的施工及装维人员进行该产品的培训成为一种较为常见的手段 随着实装率的上升 该产品的用量将持续平稳的增大 且该产品现有单价较高 预埋型的普遍在25 30元 如纳入集采后能有效降低建设及装维成本 但由于该产品的特殊性 自主生产厂家较少 所处网络地位关键 采用何种方式纳入集采以及评价方式将直接关系到ODN的网络质量 厂家分布情况 中国电信各省公司实际使用情况 主流生产厂家及产品应用情况 经过对17个省公司的采样调研 3M系列预埋型产品覆盖了11个省 覆盖率达到65 平均价格为37 8元 个 FTTH实装数量大的省份价格较有优势 最低价格为29元 个 其余几大预埋型产品厂家为普天 烽火 万马 住友 藤仓 预埋型价格总体较为稳定 住友 藤仓多采用国内公司代理的形式 平均价格较高 直通型主要提供的厂家为宇特 在市场上也占有一定份额 平均价格为24元 国外运营商使用情况 日本 ONU ONU ONU MDF ODF OLT CO MDU SDU 日本的FTTH建设大量使用了现场活动连接器 在光缆接头盒 楼道箱 ONU等位置上都大量使用了该器件 国外运营商使用情况 韩国 韩国的FTTH建设中使用的现场活动连接器用法与我国较为相似 主要在楼道箱体和用户终端侧大量使用 终端接头盒 ONT Optitap预制光缆 SC APCOptitap连接器 为什么Veriz