第七讲 光纤连接器

1、第一章光活动连接器，即光纤活动连接器，是具有将光纤与主动元件、光纤和其他被动元件、光纤与系统和仪器进行主动连接的功能的光被动元件。1.2.1针1.2.2套，1.2光纤连接器的核心部件，3.1.1光纤活动连接器，套管结构的核心是针和套。销是具有结构和主要尺寸的微孔的精密圆柱，如图3.6所示。图3.6针结构和主要尺寸，3.1.1光纤活动连接器，针精度要求：外径圆度为0.0005毫米；小于；小于。外部圆柱表面光洁度如下：微孔偏心小于。销端面是烤的，曲率半径为2060mm。销材料由不锈钢、不锈钢嵌件陶瓷、所有陶瓷、玻璃和塑料组成。现在用得最多的是全陶瓷。陶瓷材料具有良好的温度稳定性、耐磨性和耐蚀性。选

2、择这种陶瓷材料销是合适的。这种陶瓷在光通信，光传感中应用越来越广泛。特别是在干线系统中，基本上是陶瓷销的统一世界。与销一样重要的零件1.2.2套筒有两种结构。1.开口套筒开口在连接器上使用最普遍。主尺寸应由外径：内径：内孔精加工：弹性变形：小于0.005mm的销插入或减去套筒的力：3.925.88N，开口套筒应由弹性好的材料制成，例如力青铜、铍青铜和氧化弧陶瓷。当销插入套筒时，套筒对销的夹紧力必须保持不变。大部分是我国使用的铍青铜制成的套筒。2 .无开口套筒该套筒较少应用于连接器，更多应用于光纤和有源设备的连接。他的形状和大小基本上与开口袖子相一致。区别在于内部光圈，即此销的外径。也就是说，在

3、连接光纤、发光管道、探测器时，通过允许在间距不太大的情况下成功插入针脚，达到需要重复和交换性能的指标。1.2.2套、1.3.1连接器连接器连接器连接器1.3.2跳线1.3.3转换器1.3.4转换器1.3.5裸光纤转换器、1.3光纤活动连接器的组件、1.3.1连接器连接器连接器连接器连接器、接脚主体(即光纤装配的接脚)和多个外部零件。使光纤(电缆)在转换器和转换器中执行功能的部件称为插头。如图1.21所示，插入转换器或转换器后，两个插头可以在光纤(电缆)之间对接。插头的机械结构必须有效地保护光纤，使其免受外部损伤。将插头插入1.3.2跳线、光纤(电缆)的两侧。这称为跳线。连接器插头持续时间是光纤

4、(电缆)一端只有插头的特殊情况。工程和仪表中使用了很多不同型号、规格的跳线。跳线中的光纤(电缆)两个之间的插头可以是同一型号或不同型号。跳线可以是单核或多芯。1.3.3转换器，光纤(电缆)插头连接，光纤连接期限称为转换器。通常称为插座或法兰的转换器见图1.22。转换器可以连接到同一型号的插头或不同型号的插头；可以连接一对插头或多对插头或多核插头。1.3.4转换器，将一种型号的插头转换为另一种类型的插头的设备称为转换器，连接器由两部分组成。其中一半是一种型号的转换器，另一半是另一种型号的插头。使用时，如果将一种型号的插头插入同一型号的转换器，则它将成为另一种型号的插头。1.3.5光纤转换器称为连

5、接光、检测器和各种光表的原始光纤连接器。裸光纤和裸光纤连接器可以相互结合和分离，使用时戴裸光纤在连接器上，处理光纤端，可以连接或使用到有源设备或仪表上，然后取出裸光纤并使用。请参阅下图。该连接器广泛用于光纤测试、测光表和光纤之间的临时连接。，作为1.1.2连接器的重要指标，评价连接器的指标很多，但重要指标有4个。即插入损耗回波损耗重复交换性，1 .插入损耗是指光纤的光信号通过活动连接器后输出光功率与输入光功率的比率分贝数。其中，P0输入光源的功率P1输出光源的功率插入损耗越小，效果越好。1.1.2连接器的重要指标，2 .回波损耗(反向反射损耗)是分贝数，表示从光纤连接的地方到输入光源的反向反射

6、光的比率，表格格式是P0输入光源的功率P1输出光源的功率3。重复性以dB表示光纤(电缆)活动连接多次后插入损失的变化。4.交换性是指连接器狗部件交换时插入损耗的变化，也用dB表示，是表示连接器实用性的重要标志。连接器的零件通常分为跳线和转换器两部分(如下所述)。交换性是指两个零件的随机交换或条件交换。1.1.2连接器的主要指标，影响1.1.3插入损失的各种因素，1 .芯电位损失，芯电位右侧：芯侧电位引起的损失称为电位损失。连接丢失的重要原因。渐变变形折射率多模式光纤在正常状态分布时电位损失用以下格式表示：1.1.3是影响插入损失的各种因素，右图是电位和损失之间的关系曲线，1.1.3是影响插入损

7、失的各种因素，右图是电位和损失之间的关系曲线：1.1.3是影响插入损失的各种因素，2 .纤维倾斜损失在光纤连接中，如图所示，由于两个光纤轴的角度倾斜而导致的光功率损失称为倾斜损失。多模梯度折射率光纤，模式稳态分布时坡度损失为：单模光纤的斜率损失如下：1.1.3影响插入损失的各种因素，坡度损失曲线如图所示。如所示，如果所需的倾斜损失小于0.1dB，多模式渐变折射率光纤的倾斜角度必须小于0.7o，单模光纤的倾斜角度必须小于0.3o。1.1.3影响插入损失的各种因素，3 .纤维末端间隙损失是由于纤维末端接合中的端面有间隙而产生的损失，称为末端间隙损失。多模阶跃光纤在模式均匀分布时间隔损失为：1.1.

8、3是影响插入损耗的各种因素，单模光纤的结束间隔为：Z=1微米时，多模式阶梯纤维在模式均匀分布时，结束间距损失为：单模光纤的结束间距损失如下：结论：每当结束间距在1微米内控制时，这些损失都可以忽略(目前加工过程中已经可能)，影响1.1.3插入损失的各种因素，4 .纤维端面多次反射造成的损失，两个纤维端面之间存在其他介质(例如空气)，因此这种介质之间发生了光的多次反射，从而导致损失。此损失可以用以下方式表示：也就是说，可以通过计算得到，影响1.1.3插入损失的各种因素，5 .芯径不同的管线连接导致的连接损失可能发生在输入光纤芯半径设置为a1、输出光纤芯半径设置为a2的多模式光纤上。仅当a1不小于a

9、2时，才会发生此类损失。损失情况如图所示。结论：接头损失和芯径不匹配之间存在最佳点。当时损失为零。尤其是在中，会发生损失。1.1.3影响插入损失的各种因素，6 .如果数字光圈由其他损失引起的输入多模式光纤的数字光圈为NA1，输出多模式光纤数字光圈为NA2，则仅当NA1小于NA2时，连接中数字光圈不等于NA2时，才会发生数字光圈导致的损失。如果NA1小于NA2，则不存在此损失。损失情况如图，影响1.1.3插入损失的各种因素，6 .其他因素造成的损失、1.1.4回波损耗的改善方法、为了减少高速系统、CATV和光纤放大等回波信号对光源的影响，将光纤末端加工成球形或倾斜球形，以达到40dB、50dB或

10、60dB以上，是满足此要求的有效方法。1.球面接触通常将具有25mm60mm球面曲率半径的纤维的销钉主体末端加工成球面。如果两个针脚接触，回波损耗可能达到50dB。球体接触导致型芯之间的间距接近于0，从而达到“物理接触”。消除了由于结束间距和多个反射而导致的插入损失，从而大大减少了反向反射光。2 .斜球面接触首先以大约80的倾角加工销体端面，然后根据球面加工方法投掷斜球面。连接时，将销钉主体精确对齐到所需位置。此方案除了实现光纤端面的物理接触外，还可能绕过弱背面反射光，难以进入原始核心。倾斜球形接触可以达到70dB以上，尤其是在回波损耗大于60dB的情况下，尤其是在良好的情况下。倾斜球形接触图

11、。除了以上两种方法外，还有其他方法可以提高回声损失。将端面加工成特殊形状，将端面镀上ar膜等。1.1.4回波损耗方法的改进，1.1.5光纤(电缆)活动连接器的基本结构，连接器基本上使用了一种机械和光学结构，这种结构允许两种光纤的核心对齐通过90%以上的光。1.套管结构连接器由销和套管组成，光纤是固定在销上的精密套筒。套筒也是加工精密套筒，两个销在套筒中对接，基于两个纤维对齐原理：销的外部圆柱面，使销和套筒的套筒紧密配合。当光纤芯非常精密地加工外部圆柱面的同心度、销的外部圆柱面和端面、套筒的内部孔时，两个销在套筒中对接，形成两对纤维。2双锥结构此连接器的特点是使用圆锥位置。销的外部面加工为圆锥底

12、座的内部孔，加工为双圆锥2销插入底座的内部孔，可进行核心对接。销和底座加工得非常精密，圆锥和圆锥的结合必须保证芯对，光纤端之间的间距精确匹配。那个针和底座是聚合装置，成型的准确度和一致性很好。3.v型插槽结构它的右侧原理是将两个针脚插入v型插槽底座，用盖子拧紧针脚，使核心对齐。这种结构可以实现高精度。其缺点是结构复杂，零件数量多。透镜耦合结构透镜耦合，也称为圆场耦合，分为球透镜耦合和自动聚焦透镜耦合两种。其结构分别如下图所示。这种结构通过镜头形成光纤对。利用透镜将一种光纤的出射光变成平行光，利用另一种透镜聚焦远射光，导入到另一种光纤。其优点是减少机械加工的精度要求，使合并易于实现。缺点是结构复

13、杂、体积大、调整元件多、连接损失大。这种结构在特定地点(如现场通信)仍然适用。现场通信距离短，环境灰尘多，损失可能有点大，但由于必须快速连接镜头，使光斑更大，更容易连接，因此在各种耦合带中，镜头是与光纤及其他手动设备及光电设备的桥梁，可以满足不可忽视的要求。综合分析：上述五种中结构各有优缺点，但从结构设计的合理性、分批处理的可行性和实际效果来看，精密套管结构具有明显的优点，是目前最广泛采用的连接器开发主流。我国进一步使用这种结构制造连接器。1.5.1插入损耗1.5.2迭代1.5.3兼容性1.5.4回波损耗1.5.5连接器，回波损耗表示方法，1.5光纤活动连接器测试方法，1.5.1插入损耗，插入

14、损耗通过分别测量输入光功率P0和输出光功率P1来计算插入损耗IL。其测量方法有三种，也称为切削法。1.有基准法基准法，是其他测量方法的基础。测量步骤如下：(1)测量并记录图中所示的P1。，(2) P1稳定后，临时触点TJ和插头CA之间的光纤将被截断，打断点j和临时触点Tj的距离必须大于30cm。请参阅图。(3)系统稳定后，按图片测量并记录P0。请参见图。(4)插入损失IL。1.5.1插入损失(1)选择标准跳线和标准转换器，如上图所示。插头1连接光，插头2通过标准转换器连接插头3，插头4连接光功率计，测量并记录P1。(2)拔出插头2，插入光功率计，测量和记录P0。(3)用公式计算插头3对标准插头

15、2的插入损耗值；使用此方法的前提条件是必须有标准跳线和标准转换器。插入损失与它们相关。1.5.1插入损失，2 .跳线插入损耗测试在批量生产过程中，对跳线插入损耗的测试必须快速、准确、无损。因此，上述方法不符合这一要求。一般方法是1.5.2重复阶段，重复性是相同的插头对，在同一转换器上多次插入后插入dB单位的损耗波动范围的标准跳线比较方法。插头次数通常先取5次，5次数据的平均值，得出平均值的变动范围。性能稳定的连接器应具有更小的重复性。重复性和使用寿命(即允许插头的次数)存在差异。电子是指插入损失在有限插头数内的波动范围；后者意味着插头插入一定次数(例如，1000次，10000次)后，设备不会原封不动地保留。1.5.3互换性、互换性表示任意更换不同插头之间或不同转换器后插入损失的波动范围。该指标更好地显示了连接器性能的一致性。测试随机更换的插头和转换器数量不能太多，否则测试工作量太大。一般来说，随机抽取5个连接器5个跳线和5个转换器测试多个产品中的5个，以导出兼容性标准。优质连接器，兼容性必须控制。要测量1.5.4回波损耗、回波损耗RL，请测量输入侧光功率Pi和反向反射光功