光纤到户快速连接方案的探讨

光纤到户快速连接方案的探讨/sundae_meng一、到户快速连接的现状二、快速连接现有方案的比较三、快接产生插入损耗的原因分析四、快接到户使用的产品标准探讨五、对产品的技术展望目录提纲-1-/sundae_meng光纤入户产品光信息面板冷接子皮线光缆光纤现场连接器家居配线箱（ONU）熔接快速连接头熔接和快接的插入损耗比较熔接最大损耗性能

=

熔接点（0.1dB）+连接头（0.35

dB）=

0.45

dB快接最大损耗性能

=

对接点（0.15dB）+连接头（0.35

dB）=

0.5

dB一、到户快速连接的现状-2

-/sundae_meng一、到户快速连接的现状一、热熔接热熔接，实际上就是将光缆与尾纤分别开剥后通过熔接机热

熔对接，对接完后需要使用熔接盘进行固定保护。/sundae_meng一、到户快速连接的现状热熔接主要优缺点热熔接主要缺点熔接操作过程复杂，操作时间长熔接设备价格高昂，工程队初期投入大，后期维修成本高需要供电，现场不方便。电池成本昂贵，寿命也有限熔接操作需专业人员产品可靠性能好，使用寿命长热熔接主要优点现场接续有专用设备，能及时发现接续不成功的问题，并提醒操作者-4-/sundae_meng二、机械接续光纤现场连接器，在“通信行业标准YD/T2343.1-2011”或“中国电

信技术要求书”中是这样定义的：现场组装光纤活动连接器（简称光纤现场连接器），是一种在施工现场直接成端，采用热熔接或机械接续方

法，不采用现场研磨成端的光纤活动连接器。普及率最高的韩国和日本，最重要的发展有两个阶段：一、到户快速连接的现状光纤机械接续（包括冷接子

和快速连接头）代替热熔接使用小弯曲半径高强度光纤

和皮线光缆然而，由国外移植进来的快速连接头，在中国似乎出现水土不服的现象。-5-/sundae_meng一、到户快速连接的现状以金属材料为基础的V-Groove，材料多为铜基

合金或铝基合金以玻璃材料为基础的V-Groove以陶瓷插芯内孔为管束

的O型槽或C型槽分类近期在光纤在线有相关信息的发

表，但市面未见实际产品二、机械接续以塑料材料为基础的V-Groove，材料多为PEI

或聚芳酯材料-6-/sundae_meng一、到户快速连接的现状主要优点产品成本低，无需专用昂贵设备精密成型技术

落后，V型槽实际成型变形

严重产品操作简单，施工速度快产品使用工具简单、易携带，对现场施工

无特殊要求存在问题国内材料技术

相对落后，对

材料的选取和

控制存在一些

问题产品的设计及

光缆和现场施

工的因素让产

品问题雪上加霜/sundae_meng二、快速连接方案的比较光纤到户，是提高网络带宽必然发展的结果。光纤到

户的发展，接续将是到户网络工程中最重要的环节之一。但

鉴于目前行业快速形式较多，且故障频出的这种现象，如何

选择好光纤入户的接续方案，是运营商一个棘手的问题。陶瓷方案快接？熔接？塑料V型槽快接？金属V型槽快接？玻璃V型槽快接？/sundae_meng二、快速连接方案的比较熔接本来就是一种应用于干线布线的技术，不适用于入

户的分散接续。但由于目前国内出现的问题，熔接的呼声越来越大，这是一种不正常的现象。我们应该冷静地分析原因。1、熔接现在只应用于干线，接续点不频繁，接续地点环境单一且受人

活动干扰少，所以故障次数自然不高；

2、熔接往往是专业的工程人员，其对光纤处理等具备较高知识水平，

接续成功率和接续后质量自然受保证。打个比方，如果让接续快接的普

通工人操作熔接机，其接续成功率和质量又会是一个怎么样情况？而目

前很多接续失效的快接，让专业的制作人员操作，其成功率也将会得到

极大的提高。相信这个可能原因，运营商和布线工程公司都应该慎重评

估。

3、熔接成本和如何解决到户数量快速增长所需配套设备和专业人员。/sundae_meng二、快速连接方案的比较快接（以塑料材料为基础的V-Groove）。1、由于塑料材料特性，

一般的热膨胀系数较大。

2、成型产品的精度依赖

于模具和材料。3、材料本身使用寿命十分

有限。

4、对接方式是敞开式，匹

配液容易挥发或流失。

5、对接方式是敞开式，匹

配液容易与其他污水相混。/sundae_meng二、快速连接方案的比较快接（金属材料为基础的V-Groove

）。1、金属材料相对于塑料材料而言，其热膨胀系数较小，约为10~20×10-6℃。相对影响较小，但仍然有一定影响。2、金属V-Groove利用研磨或冲压技术，其中研磨稳定性不高，而冲压技术对模具的要求比塑料V-Groove注射成型的模具更高，更不容易实现。3、金属材料虽然相对不容易碳化或变形，但容易锈化。特别在匹配液的侵蚀作用下更为明显。虽然有部分厂家利用镀膜技术进行保护，但在光纤锋利端面的刮擦下，镀膜拜面一样容易破损而锈化。

4、敞开式对接方式，仍然无法有效解决挥发、流失或受污水、水汽等的污染。/sundae_meng二、快速连接方案的比较快接（玻璃材料为基础的V-Groove

）。1、玻璃材料在热胀冷缩方面、成型或研磨技术（PLC

中FA

技术）、材料老化方面都较前两者好，是个值得期待的设计。目前有几个厂家提出方案但仍不见实际产品面市，未知在哪方面仍存在缺陷。2、敞开式对接方式，仍然无法有效解决挥发、流失或受污水、水汽等的污染。3、玻璃材料与陶瓷插芯封接可能存在裂化或脱离现象，相对封接技术存在一定难度。/sundae_meng二、快速连接方案的比较陶瓷插芯内孔为管束的O型槽或C型槽方案，实际上是利用陶瓷插芯

本身的内孔精度，把陶瓷插芯的内孔当作对接的同轴管道。其实现的方

法是将光纤预埋于陶瓷插芯的内孔中，与穿入的光纤在插芯内孔中实现

对接，并在插芯上开出相应的开口用于预置匹配液。三次方案优选×

方案一、孔内对接，V槽锁紧，光缆后锁。×

方案二、孔内对接，光缆后锁。√方案三、孔内平台对接并锁紧，光缆后锁。/sundae_meng二、快速连接方案的比较光缆锁紧存在问题：

当锁紧光纤时，由于锁紧V型槽轴心与插芯内孔轴心不在同一线上，造成锁紧后穿入光纤向后退约15~20um，如上图所示。这时插入损耗往

往会变大约0.1~0.2dB，同时造成假对接，使产品可靠性能降低。因此

我们放弃该方案。方案一、孔内对接，V槽锁紧，光缆后锁光纤下沉产生约15~20um的间隙/sundae_meng二、快速连接方案的比较存在问题：

产品按电信各项可靠性能要求测试，均能通过，且插损非常好。但如上图所示，当扭转光缆时，一般配电信要求±180

°，这时插入损耗

往往会变大约0.1~0.2dB，如加大扭转角度至±360

°，产品损耗会继

续变大至0.5dB以上

。这虽然能通过目前的可靠性测试，但并不适用于

实际使用。因此我们放弃该方案。方案二、孔内对接，光缆后锁扭转光缆光纤被带动扭转对接点产生向

后和错开力/sundae_meng二、快速连接方案的比较光缆锁紧光纤在C型槽中对接如上述示意图，实际上是利用陶瓷插芯本身的内孔精度，把陶瓷插

芯的内孔当作对接的同轴管道。其实现的方法是将光纤预埋于陶瓷插芯

的内孔中，与穿入的光纤在插芯内孔中实现对接，并在插芯上开出相应

的开口用于预置匹配液和压紧穿入光纤。方案三、孔内平台对接并锁紧，光缆后锁光纤微弯曲/sundae_meng三、快接产生插入损耗的原因分析快接损耗

=

对接点（Max:0.15dB）+连接头（Max:0.35

dB）=

0.5

dB快接损耗

=

对接点（Ave:0.10dB）+连接头（Ave:0.20dB）=

0.3dB由此可见，快速连接器除了以上指标外，还受预埋光纤对接的影响。

但不管是陶瓷插芯的对接面还是预埋光纤的对接面，我们都可以把插损

归结为以下几个方面：1、错位损耗；2、间隙损耗；3、倾角损耗。/sundae_meng三、快接产生插入损耗的原因分析1、错位损耗根据上图，一般错位距离与造成

的损耗可以通过数学表达式计算

如下：L=-10*LOG10(EXP(-((d/r)^2)))，其中r为纤芯半径，d为实际错位量。下表是参照单模光纤模场直径9.2um，在1310nm光波长下进行的数学模拟

计算出错位距离与插入损耗的关系

曲线：/sundae_meng三、快接产生插入损耗的原因分析2、间隙损耗根据上图，一般间隙距离与造成的损

耗可以通过数学表达式计算如下：L=-10Log(4(4Z^2+1)/((4Z^2+2)^2+4Z^2)，其中Z为归一化间隙：Z=

其中S为纤芯面积。下表是参照单模光纤模场直径

9.2um，在1310nm光波长下进行

的数学模拟计算出间隙距离与插

入损耗的关系曲线：/sundae_meng三、快接产生插入损耗的原因分析3、倾角损耗根据左图，一般倾角大小与造成

的损耗可以通过数学表达式计算

如下，其中r为纤芯半径，Ф为实际倾角。右表是参照单模光纤模场直

径9.2um，在1310nm光波长下

进行的数学模拟计算出倾角大小与插入损耗的关系曲线：/sundae_meng四、快接到户使用的产品标准探讨工作温度快速连接器使用于终端时，目前电信或行业标准中，均

有要求产品在温度-40℃~85℃范围内工作，插入损耗和回波

损耗均在合格范围内。实际上，产品的是否能在-40℃~85℃温度范围内稳定工

作，取决于产品设计的材料，这方面在后续的产品展望中将

给出比较。/sundae_meng四、快接到户使用的产品标准探讨浸水试验快速连接器使用于家庭时，被雨水或潮湿水汽侵蚀的可能性是十分大的。所以一方面，必需要求产品通过浸水试验；另一方面，目前电信标准中，浸水试验要求是自来水，也是

不科学的，在家庭中一旦出现浸水，往往是污水、泥水或带

有一定酸碱性的水。因此，要求浸水试验通过，并要求水是

污水和弱酸成份是有必要的。/sundae_meng四、快接到户使用的产品标准探讨使用寿命产品使用寿命要求30年以上，目前在“行业标准书”或“电信要求书”中均有相关要求，但没有相应的老化标准。因

此，提出如“高压水煮”、“高温高湿1000小时”等参照，

设定检验产品使用寿命的规范标准十分重要。/sundae_meng五、对产品的技术展望陶瓷插芯内孔C型槽来代替V型槽---专利设计。从根本上解决：1、V型槽成型工艺造成的V型槽变形而导致的对接不良；2、塑料热胀冷缩变化大，导致产品不能在-40~+85

℃环境下稳定工作；3、塑料刚性不好，导致产品V型槽出现变形而造成对接不良；4、塑料或金属材料易老化变形或锈化，导致产品长时间服役后对接不良。/sundae_meng五、对产品的技术展望1．陶瓷插芯孔内对接

---对接精度高（专利设计）在实际的制作过程中，由于几百度成型后温度降低过程中，产品收缩而造成

的精度变化是个较难突破的问题。V型槽要求保证光纤放置于其上时，要使两光

纤对接同芯度小于1微米，即表示至少在对接点附近，整个V型槽的平整度要小于

1微米。这其实是很难做到的。下图就是一V型槽在200倍放大下的图片。由上图我们可以清楚看到，V型槽上出现较明显的变形，这使得两光纤在对

接时，容易产生错位损耗。/sundae_meng五、对产品的技术展望下面展示国内外几个公司的V型槽微观图像。/sundae_meng1．陶瓷插芯孔内对接

---对接精度高（专利设计）下图则是陶瓷插芯C型槽在200倍放大下的图片，我们可以清楚看到，光纤

在内孔中被同轴管束。一般地，孔径比光纤外径大约1微米，同时，在对接点，使用特殊材料对两

光纤进行向下压紧，使光纤紧贴内孔下壁对接。五、对产品的技术展望/sundae_meng2．陶瓷插芯孔内对接

---光纤不同外径适应性强当预埋光纤与穿入光纤直径不同时，C型槽中对接两光纤错开只有（D1-D2）/2，而60°V型槽错开则等于D1-D2，而当V型槽小于60°时则大于D1-D2。上图示例为125.5与124.5两光纤对接，C型槽两光纤错开只有0.5um，而60°V型槽错开达到1um。五、对产品的技术展望/sundae_meng3．陶瓷材料好，热胀系数低---工作温度-40

℃

～+85

℃陶瓷材料设计，保证产品在高温、低温及高低温循环（-40℃~+85℃）中，在线产品检测插损变化值小于0.1dB。而通常的产品开始虽能保证高温、低温及高低温循环后变化小于0.3dB，但在逐步老化过程中却很难保证。同时，通过下表，我们可以清楚看到在实际使用过程中，当温度的变化，对产品插入损耗产生的影响。五、对产品的技术展望材料热膨胀系数假定锁紧力矩装配温度使用温度光纤发生距离产生损耗塑料50×10∧-68mm-105020um0.124dB金属30×10∧-68mm-105012um0.05dB陶瓷10×10∧-68mm-10504um0.005dB/sundae_meng4．陶瓷材料刚性好---对接点不变形一方面，在实际使用中，V型槽要求锁紧裸光纤，这使得长期受光

纤压迫的材料部分会下陷。五、对产品的技术展望/sundae_meng另一方面，一般的设计方案都是在V-Groove的后端施加弹簧压力，

在其长期作用下，整个V型槽十分容易变形。弹簧长期作用力V型槽此处容易受力变形，导对接点错位，插损变大由图我们可以清楚看到，V型槽上出现较明显的变形，同样使

得两光