光纖插芯技術標準的討論-2012年12月中電元協(xié)潮州

潮州三環(huán)（集團）股份有限公司鄭鎮(zhèn)宏光纖陶瓷插芯應用及技術標準的探討二、光纖陶瓷插芯的應用領域目錄提綱一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響五、插芯新標準制訂的必要性探討六、總結和展望-

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-一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景光纖插芯的定義光纖插芯體（ferrule），在通信行業(yè)標準YD/T1198-2002《光纖活動連接器插針體技術要求》給出這樣的定義：光纖活動連接器插頭中精密對中的圓柱體，中心有一微孔，用作固定光纖。作用和要求1、保證兩光纖的對接，單模要求軸向偏差小于1um，多模要要求軸向偏差小于4um；2、產品耐磨損，可多次重復插撥；3、端頭易加工，可研磨成球面、斜球面；4、產品抗老化，使用壽命30年以上；5、材料熱脹冷縮系數(shù)小，環(huán)境適應性能強。-

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-一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景光纖插芯的分類和發(fā)展（一）不銹鋼：最早使用的連接器插芯，但由于加工精度、耐磨性能、老化性能、環(huán)境適應性能等原因，基本被淘汰。ZrO2陶瓷插芯：近二十年被廣泛應用。加工精度高、耐磨損、可加工性好、使用壽命長，能保證良好的插入損耗和回波損耗。玻璃插芯：由于加工精度差、材料脆等原因，最終不能在連接器領域應用而轉向光纖準直器領域。優(yōu)點是熱匹配性能與光纖、透鏡等玻璃材料接近。模塑：由于期望降低成本而開發(fā)，但指標性能不能突破而停滯。鎳基：新材料應用，但成本高、性能差等原因使其最終沒發(fā)展。氧化鋁，20世紀70年代，主要用于多模，由于顆粒約15um，不易研磨而被代替。-

3-一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景光纖插芯的分類和發(fā)展（二）FC型（FlatContact），即端面為平面研磨。其插入損耗一般能小于0.5dB，回波插損大于35dB。PC型（PhysicalContact），即端面為球面研磨。其插入損耗一般能小于0.3dB，回波插損大于40dB。UPC型（UltraPhysicalContact），即端面為球面研磨且3D（曲率半徑、頂點偏移、凹凸量）受控。其插入損耗小于0.2dB，回波插損大于50dB。APC型（Angled-PhysicalContact），即端面為斜球面研磨且3D（曲率半徑、頂點偏移、凹凸量）受控。插入損耗小于0.3dB，回波插損大于60dB。是一種高性能、未來將受廣泛應用的光纖陶瓷插芯。-

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-二、光纖陶瓷插芯的應用領域應用介紹一（光纖活動連接器）

光纖活動連接器是實現(xiàn)光纖之間活動連接的光無源器件，它具有光纖與光纖、光纖與有源器件、光纖與其它無源器件以及光纖與儀表之間活動連接的功能。光纖活動連接器是光纖通信系統(tǒng)中最基本的光無源器件，也是用量最大的光無源器件。

而光纖活動連接器的最核心部件就是光纖陶瓷插芯，其決定了連接器的插入損耗、回波損耗、重復性、互換性。FC型SC型ST型LC型-

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-二、光纖陶瓷插芯的應用領域應用介紹一（光纖活動連接器）電信/移動基站跳線PLC分路器路邊交接箱樓道交接盒-

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-二、光纖陶瓷插芯的應用領域應用介紹二（半導體激光器）隨著光纖通信的發(fā)展，半導體光電子器件在光纖通信得到廣泛應用且取得突出的進展。但半導體激光器LD（或PD）的模塊化以及LD/PD與光纖的對接顯得非常重要。目前最好的解決方案就是利用光纖陶瓷插芯進行耦合并對接。OLT光收發(fā)和交換ONU光入戶單元(光貓)-

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-二、光纖陶瓷插芯的應用領域應用介紹三（快速連接器）快速連接器，也稱機械型現(xiàn)場組裝式光纖活動連接器，是指不需要熱熔接機，通過簡單的工具、利用機械連接技術直接組裝而成的現(xiàn)場組裝式光纖活動連接器。目前作為光纖到戶安裝的最佳選擇，正飛速地發(fā)展。-

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-二、光纖陶瓷插芯的應用領域接入網：大量使用光纖陶瓷插芯-

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-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討1、兩個定義插入損耗

插入損耗是指光纖中的光信號通過連接器之后，其光功率會產生變化（一般是變?。覀儗⑤敵龉夤β氏鄬斎牍夤β实谋嚷实姆重悢?shù)稱為插入損耗。其表達式為：IL=-10log(Pout/Pin)dB回波損耗

回波損耗又稱為后向反射損耗。它是指在光纖連接處，后向反射光相對輸入光的比率的分貝數(shù)。其表達式為：RL=-10log(Pr/Pin)dB

回波損耗愈大愈好，以減少反射光對光源和系統(tǒng)的影響。-

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-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討2、插入損耗的測試要求YD/T1272.3-2005《光纖活動連接器第3部分：SC型》中國電信2010年集采《光纖活動連接器的技術規(guī)范書》-

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-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討IEC61300-3-34中提到的隨機串聯(lián)測試-

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-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討3、工業(yè)測試與實際使用的差異實際使用-隨機串聯(lián)工業(yè)測試-標準線判定-

13-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討4、存在兩個問題（1）測試與實際使用不對應，造成很多線路光功率不滿足要求而誤碼率高甚至斷網。（2）測試標準線是否標準，同時不同標準線測試結果差異的問題。雖然YD或電信技術書對標準插頭和適配器做出要求，但并不直接且可行性差。2.4990±0.0003mm-14-三、光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討因此,由于批量測試方法和實際使用不相同，同時對于批量測試，既沒矛也沒盾的現(xiàn)實，造成產品的質量并不受控。IEC標準就較為直接貼近使用實際，規(guī)定了隨機對接的損耗值。同時，IEC還對插芯作了直接要求。-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響我們參考IEC標準，并結合實際制作工藝，可以把影響連接器性能的因素總結如下表：序號插芯光纖連接頭研磨工藝1同心度同心度曲率半徑2內孔出射角（開口夾角）外圓直徑(與插芯內孔配合度)頂點偏移3外圓直徑及外圓圓度

凹凸量4內孔直徑（與光纖配合度）

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響

L=-10*LOG10(EXP(-((d/r)^2)))錯位損耗\dB-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響

傾角損耗\dB-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響1、同心度（同心度和錯位量d實際上是2倍的關系）

同心度就是插芯內徑距離整個圓心的偏移程度。理想狀態(tài)是0，就是不偏移。

在標準YD/T1198-2002《光纖活動連接器插針體技術要求》中，定義了同心度，但并不規(guī)范。

因此，在YD/T

1272.3-2005《光纖活動連接器第3部分：SC型》中，又將其重新定義為同軸度誤差。-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響假定標準測試線的同軸度誤差不為0um，而是YD標準要求的小于0.3um，那么，存在的情況就更為復雜，風險就更大。標準線同軸度誤差0.3um最小錯位量(um)最小測試損耗(dB)最大錯位量(um)最大測試損耗(dB)線A-標準線0.70.071.30.243線B-標準線0.70.071.30.243線A-線B0020.574同心度對連接器性的指標的影響是最為重要，也是最為直觀的。而同心度正是評估光纖陶瓷插芯質量好壞的標準。我們看到，由于損耗的增加是非線性的。因此，可能存在的風險是比較大的。

錯位量(um)損耗(dB)線A-標準線10.144線B-標準線10.144線A-線B20.574假定我們現(xiàn)在有同軸度誤差為0um的標準測試線，我們通過理論計算-20-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響2、內孔出射角（開口夾角）內孔出射角，也稱開口夾角或內孔角偏差，是指插芯內孔軸線與插芯圓柱體軸線之間所形成的夾角。兩方面的影響：（1）、傾角損耗；（2）、隨著研磨量的增加，同心度會發(fā)生變化，可能變好，也可能變壞；（3）、方向性變化。-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響3、外圓直徑（外圓圓度）外圓直徑表現(xiàn)出來的仍然主要是錯位損耗，也表現(xiàn)出傾角損耗。而外圓圓度更表現(xiàn)為連接器多次插撥的穩(wěn)定性，不同方向的方向性，不同連接器間的互換性。外徑大小不匹配真圓度不匹配圓柱度不匹配-

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-四、插芯關鍵技術及對連接器性能的影響4、內孔直徑（與光纖配合）內孔直徑是一個常被忽略但確是十分重要的指標。當然，由于光通信行業(yè)正在高速發(fā)展，光纖需求量連續(xù)幾年處于供不應求狀態(tài)。行業(yè)對光纖直徑的標準也是一變現(xiàn)再變。（1）光纖用于傳輸，對外徑要求確實可以要求不高；（2）光纖用于跳線等接插頭，要和插芯內孔配合，對光纖外徑還是要提出要求。因此，包括內孔直徑、外圓直徑、插芯同心度、光纖同心度，有一個擬算公式-

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-五、插芯新標準制訂的必要性探討1、總則1、活動連接器的標準在近幾年根據(jù)需要，已進行修訂。如：

而插芯原有的標準一直沒有修訂,已然不太合適現(xiàn)有連接器的要求。2、IEC標準根據(jù)光纖活動連接器的指標需求，定義了不同級別的光纖活動連接器，同時對應定義了相應連接器的幾何指標。3、中國的光纖通信正處于高速發(fā)展時期，可以說中國的連接器水平處于全球領先地位，全球連接器或連接器用的光纖陶瓷插芯有70%以上由中國生產。因此，我國更需要注重實際使用，并從標準上對連接器用光纖陶瓷插芯進行規(guī)范。-

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-五、插芯新標準制訂的必要性探討2、各指標（1）、同心度目前要求是1.4um，而實際則需要更細化。IEC標準就進行了A、B、C、D四級連接器對應不同的同心度。（2）、內孔出射角目前要求是17ˊ，而IEC標準有0.2°、0.3°和0.6°

。（3）、內孔大小，如何來與光纖外徑進行更好的配合。（4）、對應連接器指標的分級和實際應用的規(guī)范。-

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-五、插芯新標準制訂的必要性探討3、定義和測量方法（1）、新增真圓度，圓柱度、頂點偏移等名詞定義；同時對原有定義，根據(jù)實際情況及IEC最新標準進行重新規(guī)范。（2）、對同心度，內孔出射角，外徑大小、真圓度等如何測試及儀器的實際使用需進行規(guī)范。（3）、對各物理性能的檢測方法的規(guī)范。-

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-六、總結