非預置光纖接續(xù)理論初探

1前言

隨著FTTH的大規(guī)模應(yīng)用，現(xiàn)場光纖連接器（光纖快速接續(xù)連接器）的應(yīng)用越來越廣泛，人們對光纖快速成端技術(shù)的探討也逐步深入。目前主要有預置光纖接續(xù)理論和非預置光纖接續(xù)理論兩種觀點，預置光纖接續(xù)產(chǎn)品主要代表廠商有3M、康寧、住友、藤倉等。以前主要遭遇光纖切割技術(shù)的瓶頸，以及受限于現(xiàn)場光纖切割角度、表面缺陷等問題，不能采用現(xiàn)場光纖的直接對接，所以大多企業(yè)一直采用預置光纖技術(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場連接器。

2007年江蘇宇特推出的非預置光纖接續(xù)產(chǎn)品打破了這一傳統(tǒng)，將現(xiàn)場接續(xù)連接器的接續(xù)點設(shè)置插芯表面，依靠光纖切割刀的技術(shù)進步以及自主研發(fā)的“現(xiàn)場光纖表面處理技術(shù)”，實現(xiàn)了現(xiàn)場光纖切割表面直接與普通連接器預研磨光纖球面連接，達到了良好的接續(xù)效果。隨后，深圳日海、南京普天先后推出了此類產(chǎn)品。2010年日本NTT等公司展示了“光纖包層進行CHAMFER成形研磨技術(shù)”，并推出非預置接續(xù)技術(shù)產(chǎn)品。

2 接續(xù)機理

非預置光纖接續(xù)理論是指現(xiàn)場接續(xù)連接器的接續(xù)點設(shè)置插芯表面，現(xiàn)場光纖切割表面與普通連接器預研磨光纖球面接續(xù)，在兩根光纖的活動連接之間僅有一個連接點的成端技術(shù)。預置光纖接續(xù)理論是指現(xiàn)場接續(xù)連接器的接續(xù)點設(shè)置連接器內(nèi)部的V型槽中，預置光纖一端膠接在插芯中，另一端與現(xiàn)場光纖切割表面在V型槽中對準、壓接，接續(xù)點中放置有折射率近似纖芯的導光材料——匹配液，預置光纖膠接在插芯中的一端在工廠研磨后，形成UPC或APC表面，與目標連接器預研磨光纖球面連接接續(xù)，在兩根光纖的活動連接之間有兩個連接點的成端技術(shù)。

現(xiàn)場切割的光纖通過高精度的陶瓷插芯和光纖對中套管與普通連接器光纖對準，現(xiàn)場切割的光纖被固定在快速連接器插芯后的V型槽中，現(xiàn)場光纖切割表面與普通連接器預研磨光纖球面通過現(xiàn)場光纖微彈力變形緊貼，現(xiàn)場光纖切割表面需經(jīng)過處理，接續(xù)點間不用設(shè)置匹配液。

導光纖芯主要由具有高折射率的導光材料制成，材質(zhì)致密，純凈度高。光纖的包層由低折射率導光材料制成，包括階躍型和漸變型兩類，其包層甚至故意做成氣孔或其他結(jié)構(gòu)，以此降低折射率。光纖切割時，切割缺陷主要在包層區(qū)域，纖芯為斷裂面，表面十分光潔，達到鏡面效果，遠非研磨的效果可以比擬。平整的、光纖切割的表面完全可以滿足光纖接續(xù)要求。

3非預置光纖接續(xù)理論3D的要求

光纖線路的連接成功取決于光纖物理連接的質(zhì)量，這個物理連接是非預置光纖接續(xù)連接器自身端面的幾何尺寸。如果這個幾何尺寸沒有嚴格的控制，就談不上網(wǎng)絡(luò)的長久可靠連接。

非預置光纖接續(xù)理論應(yīng)用在現(xiàn)場連接器中時，現(xiàn)場光纖在連接器的狀態(tài)、位置有特殊要求，也有一個3D標準，UNIKIT YT-2007為非預置光纖接續(xù)連接器規(guī)定了6個技術(shù)參數(shù)：光纖高度、纖面凹陷、孔徑間隙、同心偏差、曲率半徑和頂點偏移。如果幾何尺寸不能達到要求，將面臨光學接續(xù)指標劣化甚至光纖鏈路不通等風險，所以正確理解端面幾何尺寸是非常重要的。

（1）光纖高度

光纖高度是光纖端面到插芯端面的距離。該指標用來衡量光纖與光纖的接觸，當現(xiàn)場連接器和普通連接器適配時，光纖凹陷會形成光纖接觸間的空氣間隔，發(fā)生菲尼爾反射現(xiàn)象，插入損耗變大，回波損耗變小（絕對值）。光纖凸出過高會增大光纖間的壓力，增加光纖動態(tài)疲勞，從而損壞光纖，或?qū)毫鬟f到固定光纖的V型槽，破壞光纖的固定，影響性能的穩(wěn)定。

（2）纖面凹陷

纖面凹陷是現(xiàn)場切割的光纖端面凹峰到凹谷的距離。該指標也是用來衡量光纖與光纖的接觸，當現(xiàn)場連接器和普通連接器適配時，纖面凹陷會形成光纖接觸間的空氣間隔，改變插入和回波損耗。

（3）孔徑間隙

孔徑間隙是指快速接續(xù)連接器陶瓷插芯的孔徑與現(xiàn)場光纖的差值。該指標是用來衡量光纖與光纖接觸的重復一致性，當現(xiàn)場連接器和普通連接器適配時，孔徑間隙過大會造成光纖適配狀態(tài)的不穩(wěn)定，改變插入和回波損耗。

（4）同心偏差

同心偏差是指快速接續(xù)連接器陶瓷插芯外徑與光纖通孔的同心度。該指標是用來衡量光纖與光纖的接觸對準度，當現(xiàn)場連接器和普通連接器適配時，同心度不好會改變插入和回波損耗。

（5）曲率半徑

曲率半徑是指插芯端面曲線的半徑，現(xiàn)場連接器通過彈簧的壓力來達到陶瓷插芯與普通連接器光纖端面的緊貼。曲率半徑是用來控制壓縮力來保持光纖中心匹配力。曲率半徑的不合格將會使光纖受到的壓力逐步變大，甚至會損害光纖端面。

（6）頂點偏移

頂點偏移是插芯端面曲線的最高點到光纖纖芯的軸線距離。頂點偏移過大將減少光纖的有效偶合區(qū)，從而增加插入損耗和回波損耗。

在這幾個指標中，光纖高度、纖面凹度對現(xiàn)場連接器的影響最大，其次是孔徑間隙和同心偏差，而曲率半徑和頂點偏移基本都能保證，這是源于現(xiàn)場光纖微彈力變形緊貼原理，把曲率半徑和頂點偏移的影響降到最低。

4非預置光纖接續(xù)的接續(xù)優(yōu)勢

利用非預置光纖接續(xù)理論的現(xiàn)場連接器的插入損耗小于0.3 dB，回波損耗大于-40 dB。

非預置光纖接續(xù)理論的核心是減少一個接續(xù)點，實現(xiàn)光纖接續(xù)超低損耗，接續(xù)性能與標準連接器相同。把現(xiàn)場接續(xù)的標準從0.5 dB降低到0.3 dB。對與之匹配的光纖連接器的要求降低，與其匹配連接器的曲率半徑、頂點偏移和光纖高度對接續(xù)幾乎沒有影響，適用范圍廣，提高了光纖接續(xù)性能。光纖接續(xù)點在端面，接續(xù)時對環(huán)境、操作的潔凈度要求不高，接續(xù)后直接清洗光纖接續(xù)端面，即可達到最好的接續(xù)效果。接續(xù)完畢后，可對光纖接續(xù)操作效果進行直觀檢驗，第一時間判斷接續(xù)質(zhì)量，避免后期修正，降低施工成本。由于內(nèi)部無接續(xù)點，插芯端面遇到灰塵、潮濕、水霧時，可進行表面清洗處理，使故障易于處理。

5非預置光纖接續(xù)理論的應(yīng)用

工廠定制的用于跳纖得光纖連接器，其制作工藝為插芯吸膠—光纖開剝—穿纖—烘干—研磨 —固定成端；采用非預置光纖接續(xù)理論，其制作工藝為光纖開剝—切割—穿纖—研磨—固定成端。采用非預置光纖接續(xù)理論制作的連接器，制作工序少，節(jié)省時間，還可以重復開啟使用，大大提高工廠跳纖制作效率，降低成本。

非預置光纖技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)的光跳纖制造方法和現(xiàn)場快速接續(xù)產(chǎn)品的方向，可提供更可靠、更耐用的光纖鏈路產(chǎn)品，為早日實現(xiàn)高速信息化社會提供技術(shù)支撐。