光纤连接器的工艺研究

摘 要

光纤连接器是在光纤通信(传输)链路中，为了实现不同模块。设备和系统之间灵活连接的需要，必须有一种能在光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，使光路能按所需的通道进行传输，以实现和完成预定或期望的目的和要求，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。

光纤连接器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，光纤连接器作为光互联产品家族的核心器件，是光纤通信系统中不可缺少的使用量最大的接续性光无源器件，是实现光纤与光纤、光纤与仪表之间快速可靠地通、断的一种连接手段。

本文详细介绍首先介绍了光纤基本结构及其分类，光纤连接器的一般特性，重点分析了光纤连接器的各种性能影响。第四部分阐述了常见的各种光纤连接器结构并且对光纤连接器的一般特征、性能、现状及发展等几个方面作了简要的论述。后面重点讨论了光纤连接器的插入损耗机理以及产生因素，最后分析了光纤连接器的端面研磨工艺，光纤连接器的端面加工工艺和设备研究，对提高光纤连接器的端面质量和改善光纤连接器的性能，以及光纤连接器的加工装备具有实际意义。

关键字：光纤通信，光纤连接器，插入损耗，研磨工艺

ABSTRACT

The fiber optic connectors in optical fiber communication ( transmission) link , in order to achieve the different modules . The need for flexible connection between the equipment and systems must have a detachable ( activities) between the fiber and fiber devices connected , so that the optical path to the desired channel for transmission to achieve and complete the scheduled The desired purpose and requirements of the two fiber end face precision docking to enable the launch of the optical output light energy to maximize the coupling to the receiving fibeand its involvement in the optical link system. to minimize the impact .

Fiber optic connector is mainly used for system devices , equipment and instrumentation , equipment and fiber between the fiber and the fiber non-permanent fixed connection , fiber optic connectors as the core components of the optical interconnect product family , the optical fiber communication systems in not missing the use of the next passive devices, is fast and reliable way to pass off a connection means between the optical fiber and optical fiber , optical fiber and the instrument .

This article introduces first introduced the basic structure of optical fiber and its classification, optical fiber connectors general characteristics, analyzed the optical fiber connectors of the impact on performance. The fourth part elaborated the common all kinds of optical fiber connectors structure and the general characteristics of optical fiber connectors, performance, the present situation and the development, etc are described. The back is focused on the optical fiber connectors insertion loss mechanism and produce factors, at last, analyzed the optical fiber connectors of end grinding process, optical fiber connectors of end processing technology and equipment research and to improve the quality of the optical fiber connectors end and improve the performance of the optical fiber connectors, and fiber optic connectors processing equipment with practical significance.

Key word: optical fiber communication, optical fiber connectors, insertion

loss, grinding process.

目 录

摘 要 .......................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................... II 第一章 绪 论 ................................................................................- 1 -

1.1选题背景 .............................................................................- 1 - 1.2光纤的基本结构以及分类 ...............................................................- 3 - 第二章 光纤连接器的一般特征 .................................................................- 6 -

2.1光纤连接器的基本构成 .................................................................- 6 - 2.2光纤连接器的分类 .....................................................................- 6 - 2.3光纤连接器的对准方式 .................................................................- 6 - 2.4 光纤连接的主要方式 .................................................................- 7 - 2.5 对光纤连接的要求 ...................................................................- 7 - 2.6光纤连接损耗产生的因素 ...............................................................- 7 - 2.7 光纤连接的方法与比较 ...............................................................- 8 - 第三章 光纤连接器的性能 ....................................................................- 9 -

3.1光学性能 .............................................................................- 9 - 3.2 互换性能 ..........................................................................- 10 - 3.3机械性能 ............................................................................- 10 - 3.4环境性能 ............................................................................- 11 - 3.5光纤连接器的寿命 ....................................................................- 11 - 第四章部分常见光纤连接器 ....................................................................- 12 -

4.1 FC／FC型光纤连接器 ................................................................- 12 - 4.2 FC／PC型光纤连接器 ................................................................- 12 - 4.3 SC（F04）型光纤连接器 .............................................................- 13 - 4.4 DIN47256型光纤连接器 ..............................................................- 13 - 4.5双锥型连接器（BiconicalConnector） ..................................................- 13 - 4.6 MT-RJ型连接器 .....................................................................- 14 - 4.7 LC型连接器 ........................................................................- 14 - 4.8 MU型连接器 ........................................................................- 14 - 4.9 FPC型连接器 .......................................................................- 15 - 4.10 PLC型连接器 ......................................................................- 15 - 第五章光纤连接器的插入损耗机理 ..............................................................- 16 -

5.1有关概念 ............................................................................- 16 - 5.2．光纤连接器插入损耗的主要因素 ......................................................- 16 - 5.3．生产过程控制要素 ..................................................................- 17 - 5.4．测试控制要素 ......................................................................- 18 - 5.5 重复性与互换性 ....................................................................- 18 - 第六章 光纤连接器的端面研磨工艺分析 .......................................................- 19 -

6.1、光纤连接器的研抛的原因 ............................................................- 19 - 6.2、光纤连接器研抛的设备 ..............................................................- 19 -

6.3、光纤连接器研抛工艺 ................................................................- 20 - 6.4、光纤连接器研抛常见的缺陷 ..........................................................- 20 - 第七章 总 结 ............................................................................- 22 - 致 谢 .....................................................................................- 23 - 参考文献： ..................................................................................- 24 -

第一章 绪 论

1.1选题背景

光纤通信技术是当今世界发展速度最快、覆盖范围最广、渗透性最强、应用最广泛的一个高新技术领域，同时也是推动全球信息通信业发展的主要驱动力量。光纤通信从提出理论到技术实现，再到今天的高速光纤通信也不过几十年的时间，广泛应用在经济、社会各个领域，不仅能够减少经济活动的交易费用，促进知识的传播和信息的共享，而且对国家国民经济的长远发展产生重大影响。

光纤通信为代表的互联网业务蓬勃发展，移动业务持续高速增长，IPTV业务蓄势待发，世界网络带宽需求的逐年年增长。这些业务层面上的发展对电信网的基础——光网络提出了更高的要求。

光纤通信为代表的互联网业务蓬勃发展， 移动业务持续高速增长，IPTV业务蓄势待发， 世界网络带宽需求的逐年年增长。这些业务层 面上的发展对电信网的基础——光网络提出了 更高的要求。

1、光通信概述

光通信是一种以光波为传输媒质的通信方式。光波和无线电波同属电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短。因此，它具有传输频带宽、通信容量 大和抗电磁干扰能力强等优点。光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线 光。红外线光和紫外线光属不可见光，它们同可见光一样都可用来传输信息。光通信按光源 特性可分为激光通信和非激光通信；按传输媒介的不同，可分为有线光通信和无线光通信。常用的光通信有：大气激光通信、光纤通信、蓝绿光通信、红外线通信、紫外线通信。

光通信就是以光波为载波的通信。增加光路带宽的方法有两种：一是提高光纤的单信道 传输速率；二是增加单光纤中传输的波长数，即波分复用技术（WDM）。

2、光通信未来发展的热点技术

光纤通信技术基本成熟，业务需求相对不足。未来传输网络的最终目标，是构建全光 网络，即在接入网、城域网、骨干网完全实现 “光纤传输代替铜线传输”。

骨干网是对速度、距离和容量要求最高的一部分网络，将ASON技术应用于骨干网，是 实现光网络智能化的重要一步，其基本思想是 在过去的光传输网络上引入智能控制平面，从 而实现对资源的按需分配。DWDM也将在骨干 网中一显身手，未来有可能完全取代SDH，从而实现IPOVERDWDM。

城域网将会成为运营商提供带宽和业务和瓶颈，同时，城域网也将成为最大的市场机遇。目前基于SDH的MSTP技术成熟、兼容性好，特别是采用了RPR、GFP、LCAS和MPLS等新标准之后，已经可以灵活有效地支持各种数据业务。

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对接入网来说，FTTH(光纤到户)是一个长远的理想解决方案。FTTx的演进路线将是逐渐 将光纤向用户推近的过程，即从FTTN(光纤到小区)到FTTC(光纤到路边)和FTTB(光纤到公寓 小楼)乃至最后到FTTP(光纤到驻地)。当然这将是一个很长的过渡时期，在这个过程中，光纤接入方式还将与ADSL/ADSL2+并存。

基于上述全光网络构架有很多核心技术，它们将引领光通信的未来发展。下面着重介绍 ASON、FTTH、DWM、RPR这四项热点技术。 （一）ASON

ASON(Automatically Switched Optical Network) 是一种光传送网技术。无论从国内研发进展、试商用情况，还是从国外的发展 经验来看，国内运营商在传送网中大规模引入 ASON技术将是必然的趋势。目前的产品和市 场状况表明，ASON技术已经达到可商用的成 熟程度，随着3G、NGN的大规模部署，业务需 求将进一步带动传送网技术的发展，预计2012 年ASON将得到更加广泛的商用。ASON在国外成功商用的经验表明，ASON将在骨干传送网发挥不可替代的作用。

、自动发现、ENNI接口等几方面的标准化工作还不完善，这成为制约 ASON技术发展和商用的重要因素。未来我国将参与更多的ASON标准化工作，同时，ASON 的标准化，尤其是其中ENNI的标准化，将在近年内取得突破性进展。

（二）FTTH

FTTH(Fiber To The Home )，是下一代宽带接入的最终目标。实现FTTH的技术中，EPON将成为未来我国的主流技术，而GPON最具发展潜力。EPON采用Ethernet封装方式，所以非常适于承载IP业务，符合IP网络迅猛发展的趋势。EPON作为 “863”计划重大项目，并在商业化运作中取得了主动权。GPON比EPON更注重对多业务的支持能力，因此更适合未来融合网络和融合业务的发展。但是它目前还不够成熟并且价格偏高，还无法在我国大规模推广。

FTTH还处于市场启动阶段，离大规模的商业部署还有一段距离。在未来的产业化发展中，运营商对本地网“最后一公里”的垄断是制约FTTH发展的重要因素，采取“用户驻地网运营商与房地产开发商合作实施”的形式，更有利于FTTH产业的健康发展。从FTTH发展 经验来看，FTTH的核心推动力在于网络所提供的丰富内容，而政府对应用和内容的监控和管理政策也会制约FTTH的发展。

（三）WDM

WDM（Wavelength Division Multiplexing）采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而，光纤的200nm可用带宽资源利用率不到1％还有99％的资源尚待发掘。WDM 突破了传统SDH网络容量的极限，将成为未 来光网络的核心传输技术。按照通道间隔的不同，WDM可以分为DWDM(密集波分复用)和

CWDM(稀疏波分复用)这两种技术。DWD是当今光纤传输领域的首选技术。未来DWDM 将在对传输速率要求苛刻的网络中发挥不可替代的作用。相对于DWDM，CWDM具有成本 低、功耗低、尺寸小、对光纤要求低等优点。电信运营商将会严格控制网络建设成本，这时 CWDM技术就有了自己的生存空间，它适合快速、低成本多业务网络建设。

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基于WDM应用的巨大好处及近几年技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统 已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达 320Gbps，阿尔卡特朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps。预计不久的将 来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。

（四）RPR

随着标准化工作的开展和市场的进一步扩大，RPR必将成为未来重要的光城域网技术。 弹性分组环(ResilientPacketRing，RPR)是一种新型的网络结构和技术，由于其集IP的智能 化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率和可靠于一身，是为下一代MAN的要求而设计的。

在标准化方面，IEEE802.17的RPR标准已经被整个业界认可，而国内的相关标准化工作 还在进行中。未来RPR将主要应用于城域网骨干和接入方面，同时也可以在分散的政务网、企业网和校园网中应用，还可应用于IDC和ISP 之中。RPR通过结合第二层简单的交换技术和 现代光网络设备传输能力、带宽有效性和低的 协议开销等性能，RPR体现出很多的优点：带宽效率、保护机制、简单的业务提供。

光纤通信行业是知识经济时代重要的支柱产业———信息产业的重要组成部分，其赖以基础的光电子技术具有微电子技术无法比拟的优越性能和广阔的应用领域。随着国家有关3G政策的出台和综合宽带网、移动宽带、FTTH等方面业务的发展，光纤通信行业将成为通信行业中的最大受益者，加上产业结构的调整和市场集中度的进一步加强，未来光纤通信技术及其相关产品的进步必然备受各界的关注。

1.2光纤的基本结构以及分类

光纤呈圆柱形，它由纤芯、包层与涂敷层三大部分组成，如图1所示。 光纤的构造 d2

包层涂层n2d1涂层包层纤芯n2n1纤芯 图1

纤芯位于光纤的中心部位（直径d1=5~50μm），其成份是高纯度的二氧化硅，此外还掺有极少量的掺杂剂（如二氧化锗，五氧化二磷），其作用是适当提高纤芯对光的折射率(n1)。

包层

包层位于纤芯的周围（直径d2=125μm），其成份也是含有极少量掺杂剂的高纯度二氧化硅。而掺杂剂（如三氧化二硼）的作用则是适当降低包层对光的折射率(n2)，使之略低于纤芯的折射率。

涂敷层

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光纤的最外层是由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙组成的涂敷层，其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。涂敷后的光纤外径约1.5毫米。

纤芯的粗细、纤芯材料和包层材料的折射率，对光纤的特性起着决定性的影响。 纤的种类很多，分类方法也是各种各样的。

按照制造光纤所用的材料分类，有石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。

按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。 按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。 按折射率分布情况分：阶跃型和渐变型光纤。

按光纤的工作波长分类，有短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。 常用光纤规格

单模：8/125μm，9/125μm，10/125μm

多模：50/125μm欧洲标准，62.5/125μm美国标准 光信号在光纤中的传输原理

众所周知,利用光纤通信比现用的电缆通信效率要高出很多倍，光纤通信不仅传输速率快、容量大、损耗低、中继距离长；而且其误码率极低、抗电磁干扰能力强等优势；

下面主要介绍一下光纤中所用光的波长以及传输原理：

1、 光纤通信系统主要是以光纤为传输媒介，光波为载波，其主要的组成无非于是由光发送机、光纤电缆、中继器（随长度的要求）、光接收机这四部分。

2、我们知道光也是一种电磁波，可以根据波长大致将光分为三部分：可见光、红外光、紫外光。对于可见光部分，它的波长一般为390－760nm，红外光，它的波长一般大于760nm,而紫外光它的波长则小于390nm。光纤中应用的都为红外光，一般为三个波段：850、1300、1550。

3、传输原理――光的全反射

利用光的全反射的特性，来实现光的传递，从而完成对数据的传输。下面我对光纤的 反射理念论进行分析：

我们知道，光在均匀的介质中是沿直线进行传播的，传播速度V=C/N。对于反射定律（反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线处于法线的两侧，且反射角等于入射角）我们众所周知的，也就是说θ′＝θ。对于折射定律（折射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线位于法线的两侧，且满足（n1sinθ1=n2sinθ2）：我们看以下的图2：

图2

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上述公式中所指的n1、n2就是分别指的纤芯和包层的折射率。（由于在光纤的制作中，光纤纤芯的折射率大于光纤包层的折射率）所以根据公式n1sinθ1=n2sinθ2，我们得出n1>n2,则θ1<θ2,如图3：

图3

如果θ1继续增大，则θ2也会增大，当θ2=π/2时，则会形成全反射，从而无折射。进而对光进行载波来传输数据。如同光发送机发送的1号光线，这样就会形成全射。

4、 如果没有发生全反射，虽然也可以传输，由于入射角小于临界角，这样就有一部分光被包层所衰减掉，这样就不适用于远距离传输，从而也发挥不到光纤的优势。

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第二章 光纤连接器的一般特征

由于光纤连接器在光纤通信系统中具有如此重要的作用，因此各国的厂家对此投入了大量的人力、物力，进行了积极和深入的研究，研制开发出了多种光纤连接器，现已广泛地应用于各类光纤通信系统中。

2.1 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耦合管。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，耦合管多配有金属或非金属法兰，以便于连接器的安装固定。

2.2 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

表1 光纤数量 单通道 多通道 单/多通道 光耦合 对接 透镜 其他 机械耦合 套管/V型槽 锥型 其他 套管耦合 直套管 锥型套管 其他 紧固方式 螺丝 销钉 弹簧销 2.3 光纤连接器的对准方式

光纤连接器的对准方式有两种：用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。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。这一类光纤连接器的介入损耗在（0.18～3.0）dB范围内。

主动对准连接器对组件的精度要求较低，可按低成本的普通工艺制造。但在装配时需采用光学仪表（显微镜、可见光源等）辅助调节，以对准纤芯。为获得较低的插入损耗和较高的回波损耗，还需使用折射率匹配材料。

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2.4 光纤连接的主要方式

1.固定连接。主要用于光缆线路中光纤间的永久性连接，多采用熔接，也有采用粘接和机械连接。特点是接头损耗小，机械强度较高。

2.活动连接。主要用于光纤与传输系统设备以及与仪表间的连接，主要是通过光连接插头进行连接。特点是接头灵活较好，调换连接点方便，损耗和反射较大是这种连接方式的不足。

3.临时连接。测量尾纤与被测光纤间的耦合连接，一般采用此方法连接。特点是方便灵活，成本低，对损耗要求不高，临时测量时多采用此方式连接。也可以用熔接机或者V型槽加胶。

2.5 对光纤连接的要求

1.对固定连接的要求光纤固定连接是光缆线路中一项关键性技术。对固定连接的要求有以下几方面：连接损耗小，一致性较好；连接损耗稳定性要好，一般温差范围内不应有附加损耗的产生；具有足够的机械强度和使用寿命；操作应尽量简便，易于施工作业；接头体积要小，易于放置和防护；费用低，材料易于加工。

2.对活动连接的要求对于要求可拆卸的光纤连接方式，目前都采用机械式连接器来实现。对其要求主要有以下几方面：连接损耗要小，单模光纤损耗小于0.5dB；应有较好的重复性和互换性。多次插拔和互换配件后，仍有较好的一致性；具有较好的稳定性，连接件紧固后插入损耗稳定，不受温度变化的影响；体积要小，重量要轻；有一定的强度；价格适宜。

3.对临时连接的要求光纤的临时连接，也可以用熔接机熔接。要求损耗尽可能地低，在用V型槽和毛细管连接时，必须加配比液，否则无法消除菲涅尔反射。

2.6 光纤连接损耗产生的因素

光纤连接后，光经过接头部位将产生一定的损耗，称做光纤连接传输损耗，即接头损耗。现主要分析单模光纤连接损耗产生的因素。

1.本征因素。对连接影响最大的单模光纤是模场直径。当模场直径失配20%时，将产生0.2dB以上的损耗。尽可能使用模场直径较小的光纤，对降低接续损耗具有重要的意义。

2.外界因素。外界对单模光纤接续损耗产生的主要因素为轴心错位和轴向倾斜。对于机械连接还有纵向分向和熔接的纤芯变形等因素。

（1）轴心错位。当错位达到1.2μm时，引起的损耗可达0.5dB，提高连接定位的精度，可以有效的控制轴心错位的影响。

（2）轴向倾斜。当倾斜达到1°时，将引起0.2dB的损耗。选用高质量的光纤切割刀，可以改善轴向倾斜引起的损耗。

（3）纤芯变形。当自动熔接机的电流、推进量、放电电流、时间等设置合理时，纤芯变形引起的损耗量可以做到0.02dB以下。

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2.7 光纤连接的方法与比较

（1）熔接机熔接。这种方法主要用于光纤接头的连接，目前多采用于自动熔接机进行熔接，熔接机分单芯和多芯熔接机两种。在正式接续前，应对熔接机的各项参数进行试验，以确定熔接机的对准精度、放电大小、推进量等各项参数，使其适应具体接续光纤的特定工作条件，将损耗控制在设定的指标之内。接续完成后，应及时用光时域反射仪进行损耗的测定，当损耗符合指标要求后，方可进行补强工序，直到完成接续。

（2）机械连接。目前最常见的三种机械连接器的连接特点如下：FO型工序连接器。这种光纤连接器是单芯光纤的标准连接形式。目前的产品大多将其端面研磨成球型，利用光学折射原理将光束会聚，降低其接续损耗。这种光纤连接器多用在光纤配线架上和测试仪表上，作转接用。NTT多芯光纤连接器。这种光纤连接器可一次连接多达12根光纤，具有容量大、制作工艺简单、接续损耗小等特点，因此，在要求较低的用户光纤连接中有着广泛的应用。这种方法多用于光纤的短距中继，以及用户中继中，效果较好。接线子连接器。随着技术的发展，接线子的平均接续损耗可以做到0.1dB以下，50%的接头损耗可以做到0.05dB以下，对环境温度和湿度的适应性亦较为优良。由于这种接续方法不需要价格昂贵的熔接机，并且有单芯和多芯等多种规格，使用灵活方便，预计其应用前景越来越广阔，使光纤的接续像电缆一样方便。在光缆通信的发展中，接续技术是十分关键的技术。简化接续技术，提高接续质量，对扩大光纤应用领域将起到积极的促进作用。

光纤连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。现在已经广泛应用在光纤通信系统中的光纤连接器，其种类众多，结构各异。但细究起来，各种类型的光纤连接器的基本结构却是一致的，即绝大多数的光纤连接器的一般采用高精密组件（由两个插针和一个耦合管共三个部分组成）实现光纤的对准连接。

这种方法是将光纤穿入并固定在插针中，并将插针表面进行抛光处理后，在耦合管中实现对准。插针的外组件采用金属或非金属的材料制作。插针的对接端必须进行研磨处理，另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软缆以释放应力。耦合管一般是由陶瓷、或青铜等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成，多配有金属或塑料的法兰盘，以便于连接器的安装固定。为尽量精确地对准光纤，对插针和耦合管的加工精度要求很高。

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第三章 光纤连接器的性能

光纤连接器的性能，从根本上讲首先是光纤连接器的光学性能；另外为保证光纤连接器的正常使用，还要考虑光纤连接器的互换（同型号间）性能、机械性能、环境性能和寿命（即最大可拔插次数）。

3.1 光学性能

对于连接器光学特性的确定，ITU建议按表2要求加以考虑。

表2

性能因素 介入损耗 回波损耗 谱损 背景光耦合 串话 带宽（仅指多模） 单纤连接器 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 不要求 应当考虑，适当要求 多纤连接器 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 目前，对于单纤连接器光性能方面的要求，用户所关心的和厂家宣传的重点还是放在介入损耗和回波损耗这两个最基本的性能参数上。

其中，介入损耗（或称插入损耗）是指因连接器的介入而引起传输线路有效功率减小的量值，对于用户来说，该值越小越好。对于该项性能，ITU建议应根据20个样品的测试，确定出平均损耗、标准偏差和样品最大损耗。基保平均损耗值应不大于0.5dB。

回波损耗（或称反射衰减、回损、回程损耗）是衡量从连接器反射回来并沿输入通道返回的输入功率分量的一个量度，其典型值应不小于25dB。对于光纤通信系统来说，随着系统传输速率的不断提高，反射对系统的影响也越来越大，来自连接器的巨大反射将影响高速率激光器（开关速率为Gbit／s级）的稳定度，并导致分布噪声的增大和激光器抖动。因此对回波损耗的要求也越来越高，仅满足典型值的要求已无法符合实际要求，还需要进一步提高回波损耗。研究表明，通过对连接器对接端的端部进行专门的抛光或研磨处理，可以使回波损耗更大。ITU建议此类经专门处理过的连接器，其回波损耗值不应小于38dB。需要指出的是，对于上述两项的有关数值要求，ITU认为当系统受到光功率分配方面的限制时，这些取值是合适的；对于分配网等对功率分配要求不高的场合，较低的性能也是可以接受的。——光纤连接器光学性能的试验方法，ITU建议按IEC874-1最新修订版中规定的方法进行。但应注意这些方法是为生产测试规定的，不完全适用于野外环境。其中介入损耗和反射可采用OTDR进行测试。为保证测试精度，使用OTDR进行介入损耗的测试时必须从两个方向进行。

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3.2 互换性能

对于光纤连接器的互换（同型号间）性能的确定，在ITU的有关建议中未见表述。但在实际应用中，由于光纤连接器是一种通用的光接口元件，因此对于同一种型号的光纤连接器，如无特殊要求，任意组合而成的连接器组合与已匹配好的连接器组合相比较，传输功率的附加损耗应可忽略不计。而目前由于连接方式、加工精度以及光纤的本征特征（模场直径、模场心度误差等）的限制，该附加损耗尚不能完全忽略。用户与厂家一般将此附加损耗限制在小于0.2dB的范内。

3.3 机械性能

对于光纤连接器的机械性能的确定，ITU建议按表3要求加以考虑。

表3 性能因素 轴向抗张强度 弯曲 机械耐力 撞击（敲击） 下垂 振动 冲击（跌落） 静态负荷 单纤连接器 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 多纤连接器 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 对于光纤连接器机械性能的试验方法，ITU建议按EC874-1总规范最新修订版所规定的方法进行。抽样数量，除特殊要求外，IEC规定一般不少于5个连接器／光缆组合件。对于部分试验项目，IEC规定的试验方法中还明确了试验条件以及评价标准。

对于配对连接器的轴向抗张强度和至少包含5个连接器的光缆组合件的强度保持力，IEC确定其最小起来90N。

对于弯曲性能，IEC规定至少应测试5个连接器／光缆组合件样品。应在距连接器1m处对光缆施加15.0N的力。在1.25cm半径的圆轴上弯曲300个循环。试验结束后，附加损耗应不超过0.2dB。

对于耐机械性能（即重复插拔性能），IEC规定应从5个连接器／光缆组合件样品中取出1个，用人工方式接入和断开至200次，连接器应加以清洗，每重复接入25次就要测量一次介入损耗。完成测试后，与初始值相比，其最大附加损耗不应超过0.2dB，并仍能工作。

对于下垂性能，IEC规定应至少试验5个安装了连接器的光缆组合件。试验后的最大附加损耗不应超过0.2dB。

对于振动性能，IEC规定振动频率范围为（10～55）Hz，稳定振幅为0.75mm。试验后的最大附加损耗不应超过0.2dB。

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3.4 环境性能

对于光纤连接器环境性能的确定，ITU建议按表4加以考虑。

表4

性能因素 温度循环 高湿 灰尘 工业环境 高低温存放 腐蚀（盐雾） 易燃性 单纤连接器 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 多纤连接器 应当要求 应当要求 应当要求 应当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 应当考虑，适当要求 对于光纤连接器环境性能的试验方法，ITU建议按安装条件来加以考虑。所抽样品及数量，除特殊要求外，ITU建议一般选用装配了连接器的光缆，其数量不少于10根。对于部分试验项目，ITU还明确了试验条件以及评价标准。

对于温度循环性能的试验，ITU建议低温应为-40℃，高温应为+70℃。循环次数为40个温度周期。试验后，与初始值相比较，附加损耗不应超过0.5dB。

对于高湿度（稳态湿热）性能，ITU建议试验环境为：（60±2）℃，相对湿度90％～95％，持续时间为504h。试验后，与初始值相比较，附加损耗不应超过0.5dB。

高低温（冷／干热）性能，主要是用以评估贮存温度对装配了连接器的光缆组合件的影响。对于此项目的试验，ITU建议在最高干热温度+8O℃和最低温度-55℃下各持续保温360h。然后把带连接器的光缆稳定在（21±2）℃、相对湿度为约为50％的环境下，持续24h。试验后，与初始值相比较，附加损耗不应超过0.05dB。

3.5 光纤连接器的寿命

由于维护中转接跳线和正常测试等需要，光纤连接器经常要进行插拔，由此引出了插拔寿命即最大可插拔次数的问题。这个问题的提出应基于这样的前提：光纤连接器在正常使用条件下，经规定次数的插拔，各元件无机械损伤，附加损耗不超过限值（通常该限值规定为0.2dB）。光纤连接器的插拔寿命一般由元件的机械磨损情况决定的。当前，光纤连接器的插拔寿命一般可以达到大于l000次，附加损耗不超过0.2dB。对采用开槽陶瓷耦合套筒的光纤连接器来说，由于陶瓷材料存在裂纹生长，因此静态疲劳将导致套筒破裂。根据有关资料介绍，未经筛选的此类套筒20年的破裂概率为10-4。若以比工作应力大2.6倍的筛选力进行筛选试验，那么在20年内将不会发生破裂。

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第四章部分常见光纤连接器

光纤连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。现在已经广泛应用在光纤通信系统中的光纤连接器，其种类众多，结构各异。但细究起来，各种类型的光纤连接器的基本结构却是一致的，即绝大多数的光纤连接器的一般采用高精密组件（由两个插针和一个耦合管共三个部分组成）实现光纤的对准连接。

这种方法是将光纤穿入并固定在插针中，并将插针表面进行抛光处理后，在耦合管中实现对准。插针的外组件采用金属或非金属的材料制作。插针的对接端必须进行研磨处理，另一端通常采用弯曲限制构件来支撑光纤或光纤软缆以释放应力。耦合管一般是由陶瓷、或青铜等材料制成的两半合成的、紧固的圆筒形构件做成，多配有金属或塑料的法兰盘，以便于连接器的安装固定。为尽量精确地对准光纤，对插针和耦合管的加工精度要求很高。

以下介绍的是部分常见的光纤连接器，其性能指标皆为配合单模光纤在131Onm波长下使用时的情况。

4.1 FC／FC型光纤连接器

这种连接器最早是由日本NIT研制。前一个FC是FerruleConnector的缩写，表明其外部加强件是采用金属套，紧固方式为螺丝扣；后一个FC表明接头的对接方式为平面对接。此类连接器结构简单，操作方便，制作容易，但光纤端面对微尘较为敏感，且容易产生菲涅尔反射，提高回波损耗较为困难。以NTT的FC／F型光纤连接器为例，其部分参数分别为：介入损耗：最大为1.0dB，平均为0.5dB；重复性偏差即机械耐力）：最大为0.3dB，平均为0.06dB；互换偏差：最大为0.5dB，平均为0.2dB。

4.2 FC／PC型光纤连接器

这种连接器是FC／F型连接器的改进型。其中FC的意义与前者相同；PC是PhysicalConnection的缩写，表明其对接端面是物理接触，即端面呈凸面拱型结构。与前者相比，这种连接器外部结构没有改变，只是对接端面的结构由平面变为拱型凸面。此类连接器的介入损耗和回波损耗性能与前者比较有了较大幅度的提高。其100个介入损耗规格值为0.5dB的连接器的最大介入损耗为0.35dB，平均值为0.18dB。回波损耗皆大于40dB，平均值可达到44.12dB。

以上两种连接器，在有些资料中被统称为FC（F01）型连接器，较为详细的资料一都注明其端面为平面抛光型还是球面（或PC）研磨型。也有些资料将FC／FC型连接器称为FC型连接器，将FC／PC型连接器称为PC型连接器。由于经这两种端面处理过的连接器，其光学性能相差较大，因此用户在选用时一定要弄清楚对方介绍的究竟是哪一种连接器。

“/”前面表示光纤连接器类型（常规FC,SC,ST,LC等），后面表明光纤接截

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面工艺，即研磨方式（主要是PCUPC,APC）。

对于活动接头的端面的要求标准比较高，以下是针对端面而制定的一些标准形式：

PC型：端面呈球形，接触面集中在端面的中央部分，反射损耗35dB，多用于测量仪器； APC型：接触端的中央部分仍保持PC型的球面，介但端面的其它部分加工成斜面，端 面与光纤轴线的夹角小于90度，这样可以增加接触面积，使光耦合更加紧密。当端面与光纤轴线夹角为8度时，插入损耗小于0.5dB。广播电视光纤传输系统中常采用这种结构的接头；UPC型：越平面连接，加工精密，连接方便，反射损耗50dB，常用于广播电视传输网光纤系统中。 此外，光接头的抛光水平也很重要，APC斜面抛光型反射损耗可达68dB，UPC越精度抛光型反射损耗可达55dB。

4.3 SC（F04）型光纤连接器

这是一种由日本NTT公司开发的模塑插拔耦合式单模光纤连接器。其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成，呈矩型；插头套管（也称插针）由精密陶瓷制成，耦合套筒为金属开缝套管结构，其结构尺寸与FC型相同，端面处理采用PC或APC型研磨方式；紧固方式是采用插拔销闩式，不需旋转。此类连接器价格低廉，插拔操作方便，介入损耗波动小，抗压强度较高，安装密度高。据有关资料介绍，单体型的SC连接器，其平均介入损耗值为0.06dB，标准偏差为0.07dB；回波损耗：采用PC技术时，平均值为28.4dB，标准偏差为0.6dB；采用APC技术时，平均值为46.1dB，标准偏差为2.7dB。另外NTT已将这种连接器开发成一个系列型产品，包括四种型号的SC连接器（单体型、双体F（扁平）型和H（高密度）型、高密度四孔型）、适用于书架式单元中印刷电路板与底座之间多路光连接的底座光连接器、固定衰减器、SC型插座、测量插座和光纤连接器清洗器等。

4.4 DIN47256型光纤连接器

这是一种由德国开发的连接器，DIN是德国工业标准的表示，其后面的数字为标准号。这种连接器采用的插针和耦合套筒的结构尺寸FC型相同，端面处理采用PC研磨方式。与FC型连接器相比，其结构要复杂一些，内部金属结构中有控制压力的弹簧，可以避免因插接压力过大而损伤端面。另外，这种连接器的机械精度较高，因而介入损耗值较小。据有关资料提供的数据，介入损耗标称值为0.55dB的连接器，其实测最大值为0.14dB，平均值为0.088dB。

4.5 双锥型连接器（BiconicalConnector）

这类光纤连接器中最有代表性的产品是由美国贝尔实验室开发研制，由两个经精密模压成形的端头呈截头圆锥形的圆筒插头和一个内部装有双锥形塑料套筒的耦合组件组成。据有关资料介绍其最大介入损耗值为0.7dB，平均为0.28dB。已见报导的商用型号为2016。

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4.6 MT-RJ型连接器

MT-RJ起步于NTT开发的MT连接器，带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构，通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤，为便于与光收发信机相连，连接器端面光纤为双芯（间隔0.75mm）排列设计，是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。

4.7 LC型连接器

LC型连接器是著名Bell（贝尔）研究所研究开发出来的，采用操作方便的模块化插孔（RJ）闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前，在单模SFF方面，LC类型的连接器实际已经占据了主导地位，在多模方面的应用也增长迅速。

4.8 MU型连接器

在接入网中，光纤不仅要与传输和交换系统相连，还要与用户系统相连。作为设备和光缆之间的接口，光纤连接器必须结构紧凑，性能优良，以实现高密度封装。此外，光电元件的小型化使印制板具有高封装密度，这也需要有小型和多芯的连接器。为此，NTT研制了小型单元耦合型（miniatureunit－CouPling，简化MU型）连接器。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构，并达到以SC连接器同样的优良性能。

应用于底板的光连接器由于设备空间的影响，其尺寸受到严格的限制。该连接器采用印制板插入底板的方法，使印制板上的光元件与光缆相连。这些底板连接器的单元面积、高度受到加强杆的限制，其宽度又受到两块印制板之间的距离限制，在高密度封装系统中，宽度为15mm，高度为100mm。

在这个单元面积中，能安装多少光插头取决于插头的大小，而插头的大小又与套管的尺寸有关。当然，插头排列的方法也是很重要的。插头在插座内可作垂直安装或水平安装。当套管直径大于l.32m时，插头的宽度太大，以致不能水平安装，当套管直径小于1.32mm时，插头的宽度就小于插座的宽度，足以进行水平安装，这样总的安装数量就增加到14个或更多。如果套管直径小于1.25mm，则安装数量可达16个。但是，由于受小型化的限制，套管直径不能小于1.13mm。为此，决定采用直径为1.25mm的套管。

光连接器一般采用PC技术，以获得低插入损耗、高回波损耗和高可靠性。两个相连的套管是采用线圈状弹簧对接在一起的，弹簧提供给套管的压力约10N。如果采用传统的光底板连接器，套管压缩弹簧有一个压力直接作用于底板，因此要在一个设备上实现大量的光连接就有困难，因为总的压力正比平装在底板上的光插头的总数量，这会引起底板的变形。所以，如果多光纤底板光连接器要实现大量的光连接，就必须具备能吸收套管压力并适于操作的机构。

为此，NTT开发了一种新的自保持机构，底板插座由一个内壳和一个外壳组成。当印制板插座插入底板时，底板插座的内壳与印制板插座相耦合。底板插座内壳相对于底板插座外壳是浮动的，

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可消除套管作用在底板上的压力。这样形成的自保持机构，可以克服底板强度不够的问题。此外，这两个插座都具有浮动机构，可以吸收水平、垂直和轴向的错位。利用MU的l.25mm直径的套管，NTT已经开发了MU连接器的系列。它们有用于光缆连接的插座型光连接器（MU－A系列），具有自保持机构的底板连接器（MU－B系列）以及用于连接LD／PD模块与插头的简化插座（MU-SR系列）等。

4.9 FPC型连接器

由于采用无源双星（PDS）结构和波分复用（DWM）系统，目前光通信系统的结构已有很大变化。这些系统由很多光学元件组成，不仅有电／光和光／电器件，而且还有光路分支、波分复用、交换和放大器件。这些器件都被安装在印制板上，再装入传输系统中，印制板之间的间距约10mm。目前这些元件的尾纤是采用熔接方法连接的，若重新熔接很困难，因为这需要有一段尾纤的余长，而在极小的封装空间内，很难容纳这样的余长。因此，NTT研究了用于印制板上光器件相互连接的新型连接器。

这种印制板上的光纤连接器必须很小，且应具有良好的光学性能，其大小的目标是熔接接头的加强管尺寸，即直径为4mm，长度为40mm。此外，其性能要与物理接触（PC）连接器，如SC型连接器和MU连接器相当。这些连接器的平均损耗为0.07dB，最大损耗为0.3dB；平均回波损耗为50dB，最小回波损耗为40dB。这些损耗在环境温度变化时必须稳定。

SC和MU连接器的横截面分别为13*10mm和9*6mm，显然是难以安装在印制板上的。由于存在套管和弹簧，要减小其尺寸几乎是不可能的，因为套管用于增强光纤，弹簧用于提供压力，使光纤在接触点上实现物理接触。因此，NTT对这种PC连接器进行了简化设计，既不需要套管，又不需要弹簧，成为光纤物理接触（FPC）连接器。该FPC连接器由于裸光纤本身的纵向弯曲力而产生PC接触。对于PC连接，光纤需要有光滑的端面。在FPC连接器中，相配的横截面仅仅是光纤的端面，所以是很小的。在传统的PC连接器中，由于套管的截面很大，所以需要采用球面抛光来保证PC接触。在制造FPC连接器时，最初来用简单的切割法，获得了光滑的光纤端面，该连接器具有高达60dB的平均回波损耗，平均插入损耗为0.17dB，当温度在-25摄底度到70摄氏度范围变化时，以及在200次的插拔循环内，插人损耗和回波损耗稳定。

4.10 PLC型连接器

在光波导，如平面光波线路（PLC）与光纤连接时，通常是采用粘结剂构成不可拆接头。预计在这方面将开发一种能使PLC模块与光纤之间实现插拔的PLC连接器，便于大量生产。NTT已经开发了一种不用折射率匹配材料或粘接剂的能使PLC与光纤之间达到PC接触的新技术。该连接器的原理与FPC连接器相似。在NTT的试验中，采用这种PLC连接器，回波损耗达40dB以上，插入损耗0.9dB（包括波导的固有损耗0.5dB）。这种技术一旦实现，对于ONU模块的大量生产是十分有用的。

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第五章光纤连接器的插入损耗机理

5.1 有关概念

（1）光纤连接器插入损耗（IL）的定义：其中P1为输出光功率，P0为输入光功率。插入损耗单位为dB。

（2）光纤连接器插入损耗的测试方法

光纤连接器的插入损耗的测试方法一般有三种：基准法、替代法、标准跳线比对法。 由于在大批量的生产过程中，要求插入损耗的测试必须快速、准确且无破坏性。 因此现在的生产厂家大都采用第三种方法，即标准跳线比对法。

当单模光纤尾纤小于50M、多模光纤尾纤小于10M时，尾纤自身的损耗可以忽略不计，此时测得的数据即为3端相对于标准连接器的插入损耗，并将此数据提供给客户。当单模光纤尾纤大于50M、多模光纤尾纤大于10M时，应在测出的损耗值中减去光纤自身的损耗值。

（3）重复性

重复性是指同一对插头，在同一只适配器中多次插拔之后，其插入损耗的变化范围。单位用dB表示。重复性一般应小于0.1dB.

（4）互换性

由于光纤连接器的插入损耗是用标准跳线比对法测出的，其值是一个相对值。所以在任意对接时，实际的插入损耗值很可能会大于用标准跳线比对法测出的值，而且不同的连接头、不同的适配器，其影响程度也会有所不同。因此就有了互换性这一指标要求。连接头互换性是指不同插头之间，或者不同适配器任意转换后，其插入损耗的变化范围。其一般应小于0.2dB。

5.2 光纤连接器插入损耗的主要因素

（1）光纤结构参数（纤芯直径不同、数值孔径不同、折射率分布不同及其它原因等）的失配引起的损耗。

（2）纤芯对中误差（纤芯错位损耗）

由于纤芯横向错位引起的损耗我们称之为错位损耗。 它是产生插入损耗的重要原因。

纤芯错位如图4所示：

d 2a - 16 -

图4

式中，d、a、w分别为横向错位、纤芯半径和模场直径。 多模渐变光纤在模式稳态分布时的错位损耗为：

单模光纤连接时，当模场分布用高斯近似时，其错位损耗为：

此类损耗产生原因有多方面的因素。主要包括光纤的纤芯/包层同心度、插芯的同心度以及测试适配器的参数不理想等。上述几种因素对插损的影响还与外部器

（3）端面形状与间隙引起的损耗

造成此种损耗的原因主要是因为光纤连接器端面的物理参数不够理想，造成两连接光纤端面非平面直接接触，而留有一定间隙或非平面接触引起的。根据相关公式推论得出：只要端面间隙控制在1um以内，这种损耗就可以忽略不计。

当然影响插入损耗的因素除以上三种外还有很多，如：外部器件的尺寸配合、端面倾斜、端面的菲涅尔反射等。

5.3 生产过程控制要素 （1）插芯的品质

主要是插芯的内孔径和同心度。对于多模光纤连接器来说，要求其插芯同心度小3um，对单模光纤连接器来说，要求其插芯同心度小于1um。插芯的同心度、研磨后端面的物理参数以及外部件的配合尺寸等因素，将最终影响到纤芯/插芯同心度，最终导致错位损耗的发生。

（2）研磨的水平

衡量研磨好坏的标准，一要看其端面，二要看其物理参数。物理参数主要有三个：曲率半径、球面偏心、光纤凹陷。对于APC型的连接器来说，还包括端面角度（斜8度）及键角偏差两个参数。这些参数均可对插损造成影响。IEC均对这几个参数提出了明确的要求，并有具体的指标规定。要做到这一点，一台性能稳定的研磨机是必不可少的。光纤连接器生产过程中产生的品质问题，绝大部分都直接或间接与研磨机的稳定性有关。

损耗产生原因有多方面的因素。主要包括光纤的纤芯/包层同心度、插芯的同心度以及测试适配器的参数不理想等。上述几种因素对插损的影响还与外部器件有尺寸配合有关，端面形状与间隙引起的损耗

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造成此种损耗的原因主要是因为光纤连接器端面的物理参数不够理想，造成两连接光纤端面非平面直接接触，而留有一定间隙或非平面接触引起的。根据相关公式推论得出：只要端面间隙控制在1um以内，这种损耗就可以忽略不计。

（3）外部件尺寸配合

外部件的尺寸配合将对连接器的重复性和互换性产生直接影响。尤其对APC型的连接器来说，如果尺寸配合不够理想的话，其互换性和重复性将可能会超过0.1dB或者更差。

5.4 测试控制要素 （1）精确可靠的测试仪器

为使测试数据准确可靠，精确稳定的测试仪器将为此提供可靠保证。 （2）标准连接器

标准连接器是一套精密制造或精选的连接器它包括标准跳线和标准适配器两部分。光纤连接器的插入损耗实际上是其相对于标准测试线的损耗，因此必须对标准测试线的指标（光学参数和物理参数）进行严格控制。同样，适配器的指标也要严格按照挑选标准适配器的原则进行控制。这样测试的结果才会最大可能地体现被测试连接器的真实品质。因此，体现测试的准确性与可靠性的关键就是标准测试线与标准适配器的控制。

（3）端面洁净度

因光纤的外径只有125um，而通光部分更小，单模光纤只有9um左右,多模光纤有50um和62.5um两种，所以对光纤端面的洁净度要求很高。测试前一定要清洁光纤端面，确保端面高度清洁，这样才能保证测试结果准确可靠。如一次清洁不行，可以多清洁几次。

5.5 重复性与互换性 （1）影响重复性的因素

主要是机械配合尺寸。如果配合尺寸较好的话，每次插拔均能重现同样的对接状态，测试结果就不会发生大的变化，另外还有适配器的好坏也会对重复性造成影响。

（2）影响互换性的因素

第三部分的所有因素，即插芯的品质、研磨的水平、及外部件的配合尺寸等都会对互换性造成影响，因此也就更凸现了这些指标的重要性。

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第六章 光纤连接器的端面研磨工艺分析

光纤连接器是光纤通信网络中应用最广泛的光无源器件，其核心部件是光纤插针。光纤连接器制造过程中的一道重要工序就是利用光纤连接器研磨机对陶瓷插针端面进行研磨。光纤连接器的研磨与抛光

6.1 光纤连接器的研抛的原因

光纤连接器作为组成光纤系统最重要的光无源器件之一，在性能上要求其插入损耗更低、回波损耗更高，以提高光纤传输系统可靠性。

评价光纤连接器的质量，需要测量连接器插针体端面在研磨抛光后的形状参数，包括曲率半径、顶点偏移量及纤芯凹陷量等三个重要参数。只有使端面形状参数保证在一定的范围之内，才能保证光纤保持良好的物理接触；光纤连接器的基本原理是利用某种机械结构，使两个抛光的光纤端面精确对准并紧密接触。

两根光纤之间的对接耦合，对径向错位非常敏感，因此要求固定光纤的陶瓷插芯外径具有非常高的圆度，内孔具有非常高的同心度，内孔径尺寸非常精确。为了保证两根光纤的紧密接触，要求陶瓷插芯端面研磨成球面而非平面，这样有助于其中心的光纤相互接触，光纤连接器依端面形状分为PC（Physical Contact）和APC（Angled Physical Contact）两种，其中APC连接器的端面一般研磨成8°倾角。对于PC型连接器，其端面三项值为端面曲率半径（10~25mm）、球面顶点偏心 （<50um）、光纤内缩/突出量（+/-50nm）；对APC型连接器，除 PC 型连接器的三项值外 （端面曲率半径要求为5~15mm），对端面角度亦提出要求（+/-0.3°），制定这些要求的目的都是为了保证光纤的精确对接和紧密接触，并考虑长期可靠性。增加研磨压力和使用较软的研磨垫，会得到较小的球面曲率半径；提高研磨机的稳定性和使用较软的研磨垫，可以减小球面顶点偏心；降低研磨机转速和使用较小研磨颗粒，可以减小光纤内缩/突出量。

另外，还要尽量去除光纤端面的变质层，并测试光纤端面是否有划痕或其它污损。最后要满足插入损耗低、回波损耗高的性能。因此，光纤连接器的研磨与抛光过程对提高其光学性能非常关键。

6.2 光纤连接器研抛的设备 （1）精工技研

特点：压力大，四角弹簧加压，效率高，夹具头数18头/20头/12头/6头； （2）精工电子

压力小，中心砝码加压；夹具头数12头居多；加压不稳，精度不够但操作简单。 （3）另外还有domail机器、纳米机器即MCP-24/-32等。

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6.3 光纤连接器研抛工艺

光纤研磨加工过程是研磨砂纸表面众多单个磨粒于光纤表面综合作用结果。 四部研磨法：去胶包——粗研磨——半精研磨——精研磨——抛光

（1）对于外包是陶瓷套管的光纤连接器，如F型、SC型、ST型、LC型的光纤连接器主要采用金刚石系列的研磨片进行研磨，用ADS进行抛光。

研磨工艺：SC30/15-D9-D6-D3-D1-ADS/氧化铈抛光膜+SiO2

抛光液；或

SC30/15-D9-D3-D1-ADS/氧化铈抛光膜+SiO2抛光液；或SC30/15-D9-D1-ADS/氧化铈抛光膜+SiO2抛光液。其中SC30/15碳化硅研磨片用于去胶包；D9或D6或D3金刚石研磨片用于粗研磨；D1金刚石研磨片用于半精磨磨；D0.5金刚石研磨片用于精磨。ADS/氧化铈抛光膜+SiO2抛光液用于抛光。研磨垫采用橡胶垫。

（2）APC陶瓷套管的光纤连接器，研磨过程中首先需要大粒度金刚石研磨纸开斜面，之后在用D9-D1-ADS研抛。

（3）对于外包是塑料套管的光纤连接器，如MT-RJ类的光纤连接器研磨工艺：SC30/15-SC9-SC6-SC3-SC1，用黑皮+氧化铈研磨液进行抛光；研磨垫采用玻璃垫。

注意：

（1）在研抛的过程中，每一步研磨完要用纯净水及无尘擦拭纸将插针体端面清洗干净； （2）研抛过程中一般用水作为研磨介质；

（3）研抛定位定位时应注意等高，否则会造成长度不一。定位时研磨盘和插针要保持垂直，否则会造成凸球面偏移量不良(偏心)；

（4）因各家厂商插针不同而影响研抛参数；

（5）研磨用的研磨纸要比工件硬，而抛光用的抛光片要比工件软。 光纤连接器研抛端面检测

（1）几何形状测试采用干涉仪测试连接器端面参数，包括顶点偏移，纤芯凹凸量，端面曲率半径，纤芯/插针粗糙度。

（2）性能测试

采用回损/插损仪测量光纤连接器回波损耗和插入损耗。 6.4 光纤连接器研抛常见的缺陷 （1）裂纤

光纤局部或全部出现深度断裂，断口齐整光滑，端检仪上显示为大黑块， 产生原因：

A：插芯头上的保护胶太大、太厚或太小，研磨时整块脱落，光纤局部应力过大，导致脆性断裂。

B：研磨机转速过快或者研磨过程不平稳，光纤承受应力过大且不均匀，导致裂纤。

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（2）黑点、白点黑点和白点都是凹坑，黑点是深凹坑、白点是浅凹坑。 产生原因：

A：D1研磨纸切削力不够，或者上一道太粗糙，以至于不能修复； B：D1或抛光片中有大颗粒杂质，导致光纤损伤，出现凹坑；

C：D1或抛光片涂层脱落，夹杂在插芯与研磨片之间，光纤因局部应力过 大，出现凹坑；

D：研磨机运转不平稳，或研磨过程混入杂质，导致光纤因局部应力过大，出现凹 （3）黑边

光纤与陶瓷连接处出现颜色较深的黑环，实质上是光纤边缘及环氧胶断裂较深，应反光差异，发黑，

A：D1研磨力过大，导致光纤边缘及环氧胶出现崩裂，抛光不能修复；

B：D1研磨片粉料脱落严重，造成滚动研磨，导致光纤边缘及环氧胶出现崩裂，抛光不能修复； C：D1研磨力太弱，上道研磨造成的边缘凹坑不能彻底修复，抛光也不能修复； D：研磨机转速过快、或压力过大。

E：涂层软化点低，在研磨力作用下胶黏剂发粘，涂层表面粘有大量磨屑，最终转移到插芯端面，造成烧焦现象。

（5）划痕

插芯端面出现黑直线或白直线，黑直线为深划伤痕，白直线为浅划伤痕，见图f。

A：研磨片里有杂质等异常大颗粒，或研磨片表面不平整，导致光纤局部受力大，切削深度大而造成划痕；

B：研磨压力小，研磨机运转不平稳，导致局部应力过大，切削深度大而造成划痕；

C：研磨片存在开刃现象，表面很硬且不够平整，导致局部应力过大，切削深度大而造成划痕； D：抛光片异常造成，抛光片中二氧化硅颗粒团聚，或抛光片无切削力。

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