光纤接插件简介

光纤接插件制备与加工技术

一、光纤接插件的定义

光纤通信在是现今通信主干, 其中光纤接插件是必不可少的一部分。光纤接插件又称光纤连接器或者活接头, 国际电信联盟(ITU) 建议将其定义为“用以稳定地, 但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件”(CCITT第VI 研究组1992 年 3 月于日内瓦通过) 。

图1：光纤传输线路图

如图1主要用于实现系统中设备间、设备与仪表间、设备与光纤间以及光纤与光纤间的非永久性固定连接。正是由于连接器的使用, 使得光通道间的可拆式连接成为可能,从而为光纤提供了测试入口, 方便了光系统的调测与维护; 又为网路管理提供了媒介, 使光系统的转接活。

二、光纤连接器的一般特征

1 、光纤连接器的基本构成

目前, 大多数的光纤连接器是由三个部分组成的: 两个配合插头和一个套筒。

图2：光纤连接器的基本构成

两个插头装进两根光纤尾端; 耦合管起对准套管的作用。另外,套筒多配有金属或非金属法兰, 以便于连接器的安装固定。

2 、光纤连接器的对准方式

光纤连接器的对准方式有两种: 高精密组件对准和主动对准。

高精密组件对准方式是最常用的方式, 这种方法是将光纤穿入并固定在插头的支撑套管中, 将对接端口进行打磨或抛光处理后, 在套筒耦合管中实现对准。

插头的支撑套管（插针）采用不锈钢、镶嵌玻璃或陶瓷的不锈钢、陶瓷套管、铸模玻璃纤维塑料等材料制作。

插头的对接端面进行研磨处理, 另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软线以释放应力。如图3所示：

图3：光纤连接器插头的一般结构图

耦合对准用的套筒一般是由陶瓷、玻璃纤维增强塑料(FRP) 或金属等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成的。为使光纤对得准,

这种类型的连接器对插头和套筒耦合组件的加工精度要求很高, 需采用超高精密铸模或机械加工工艺制作。

光纤连接器的现在已经广泛应用在光纤通信系统中。光纤连接器种类众多,结构各异,但细究起来,各种类型的光纤连接器的基本结构包括对中、插针和端面三部分。对中可以采用套管、双锥、V型槽、透镜耦合等结构,插针可以是微孔、三棒、多层等结构,端面有平面、球面、斜面等结构。有代表性并且正在使用的连接器结构主要有以下儿种类型:

(1)套管结构

由两个插针和一个套筒组成,如图4所示。其中插针为一个带有微孔的精密圆柱体,将光纤插入微孔后用专用的胶固定并进行相应的加工形成插针体。套筒是一种经过加工的精密套管,通常分为开口和不开口的两种。其中开口的套筒使用最普遍。对准时,以插针的外圆柱面为基准面,插针插入套筒然后实现与其紧密配合,以保证两根光纤精密对准。由于套管的结构设计合理,并且能通过加工达到要求精度,同时量产比较容易,因此成为连接器发展的主流。

图4：套管结构

(2)双锥结构

插针外端面加工成圆锥面,基座内孔也加工成双圆锥面。两个插针插入时利用锥面定位进行对接,如图5所示。这种方法要求加工精度极高,插针和基座通常采用的是聚合物模压成型,内外锥面的精确结合不仅保证了纤芯对准,而且还保证了两光纤端面间距恰好符合要求。这种结构是由AT&T创立和使用。

图5：双锥结构

(3) V型槽结构

将两个插针放入精密设计的V型槽中,如图6所示,,再用盖板将插针压紧,使纤芯达到对准,这就构成了V型槽结构。该结构是荷兰飞利浦公司的专利技术,通常在单纤连接时不采用,常用于单纤/多纤与平板波导之间的连接或多纤之间互相的连接。

图6：V型槽结构

(4)透镜耦合结构

通过球透镜和自聚焦透镜来实现光纤的对准,如图7所示。其工作原理是透镜将一根

光纤的出射光变成平行光,然后进入另一个透镜聚焦并耦合进入第二根光纤。这种结构可以在很大程度上降低对机械加工的精度要求,但由于其结构复杂、体积大、调整的元件较多、损耗大,通常只用于短距离当中的便捷通信。

图7：V型槽结构

以上几种结构的插针体加上若干外部零件就组成连接器插头,它用来实现光纤在转换器之间完成插拔功能,其机械结构必须保证使光纤不受外界损害

三、光纤连接器的分类

根据ITU 的建议, 光纤连接器的分类是按光纤数量、光耦合系统、机械耦合系统、套管结构和紧固方式进行的, 如表1 所示

1光纤连接器从结构上分为单芯光纤连接器和带状多芯光纤连接器,目前使用最多的是单芯光纤连接器,它又有单模光纤用和多模光纤用之分。依据光纤活动接头的结构和形状,常

将单芯光纤连接器分为FC,SC,ST等几种。

(1)FC型为圆形的螺纹式结构,如图8所示：接头插入法兰盘后,插头中的卡锁落入法兰盘的槽中,再用螺纹拧紧,接触的光端面不产生位移。光纤端面经研磨、抛光处理,靠套筒的高精度内圆与插针的高精度外圆紧密配合进行轴心对准。FC型插针的外径为2.5 mm,可使用金属、塑料、玻璃等材料,但目前应用最多的是氧化锆陶瓷(partially stabilized zirconia)材料。

图8：FC型光纤连接器

(2)SC型是矩形的插拔式结构,如图9法兰盘中有卡簧。由于SC

型是矩形,所以很容易对准。接头插入法兰盘后,听到卡簧声

响,便表示接头已良好连接。多根光纤的终端多选用SC型,以

利于高密度安装。

图9：SC型光纤连接器

(3)ST型为圆形卡口式结构,如图10，接头插入法兰盘压紧后,旋

转一个角度便可使插头固定牢固,并对光纤端面施加一定的压

紧力。

图10：ST型连接器

表一中介绍了几种单芯光纤连接器

2、光纤连接器的端面形状

光纤连接器的端面形状可分为PC型、SPC型、APC型和

UPC型,如下图所示。

PC(physical connect)型连接器的端面研

磨抛光成微凸球面;

SPC(spherical physical connect)型研磨成凸

球面,球面半径为20mm;

APC(angled physical connect)型一方面

在端面形成8°倾角,另一方面还要在端面形成一定曲率(R=20

～50 mm)的球面;

UPC(ultra-physical connect)型为超平面连接。

光纤连接器的型号通常表示为XX/YY,XX表示接头的连接方式,YY表示光纤连接器端面的形状。如SC/UPC表示插拔式超平面连接。