光纖插芯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的討論-2012年12月中電元協(xié)潮州

潮州三環(huán)（集團(tuán)）股份有限公司鄭鎮(zhèn)宏光纖陶瓷插芯應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的探討二、光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域目錄提綱一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響五、插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討六、總結(jié)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(biāo)準(zhǔn)YD/T1198-2002《光纖活動(dòng)連接器插針體技術(shù)要求》給出這樣的定義：光纖活動(dòng)連接器插頭中精密對(duì)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(duì)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(chǎn)品耐磨損，可多次重復(fù)插撥；3、端頭易加工，可研磨成球面、斜球面；4、產(chǎn)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(yīng)性能強(qiáng)。-

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-一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景光纖插芯的分類(lèi)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(yīng)性能等原因，基本被淘汰。ZrO2陶瓷插芯：近二十年被廣泛應(yīng)用。加工精度高、耐磨損、可加工性好、使用壽命長(zhǎng)，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(lǐng)域應(yīng)用而轉(zhuǎn)向光纖準(zhǔn)直器領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)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(kāi)發(fā)，但指標(biāo)性能不能突破而停滯。鎳基：新材料應(yīng)用，但成本高、性能差等原因使其最終沒(méi)發(fā)展。氧化鋁，20世紀(jì)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(lèi)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(diǎn)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(diǎn)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(lái)將受廣泛應(yīng)用的光纖陶瓷插芯。-

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-二、光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用介紹一（光纖活動(dòng)連接器）

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

而光纖活動(dòng)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(fù)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(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用介紹一（光纖活動(dòng)連接器）電信/移動(dòng)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(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用介紹二（半導(dǎo)體激光器）隨著光纖通信的發(fā)展，半導(dǎo)體光電子器件在光纖通信得到廣泛應(yīng)用且取得突出的進(jìn)展。但半導(dǎo)體激光器LD（或PD）的模塊化以及LD/PD與光纖的對(duì)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(jìn)行耦合并對(duì)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(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用介紹三（快速連接器）快速連接器，也稱(chēng)機(jī)械型現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)連接器，是指不需要熱熔接機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單的工具、利用機(jī)械連接技術(shù)直接組裝而成的現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)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(yīng)用領(lǐng)域接入網(wǎng)：大量使用光纖陶瓷插芯-

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-三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討1、兩個(gè)定義插入損耗

插入損耗是指光纖中的光信號(hào)通過(guò)連接器之后，其光功率會(huì)產(chǎn)生變化（一般是變?。?，我們將輸出光功率相對(duì)輸入光功率的比率的分貝數(shù)稱(chēng)為插入損耗。其表達(dá)式為：IL=-10log(Pout/Pin)dB回波損耗

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

回波損耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。-

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

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-三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討IEC61300-3-34中提到的隨機(jī)串聯(lián)測(cè)試-

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-三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討3、工業(yè)測(cè)試與實(shí)際使用的差異實(shí)際使用-隨機(jī)串聯(lián)工業(yè)測(cè)試-標(biāo)準(zhǔn)線判定-

13-三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討4、存在兩個(gè)問(wèn)題（1）測(cè)試與實(shí)際使用不對(duì)應(yīng)，造成很多線路光功率不滿足要求而誤碼率高甚至斷網(wǎng)。（2）測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)線是否標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)不同標(biāo)準(zhǔn)線測(cè)試結(jié)果差異的問(wèn)題。雖然YD或電信技術(shù)書(shū)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討因此,由于批量測(cè)試方法和實(shí)際使用不相同，同時(shí)對(duì)于批量測(cè)試，既沒(méi)矛也沒(méi)盾的現(xiàn)實(shí)，造成產(chǎn)品的質(zhì)量并不受控。IEC標(biāo)準(zhǔn)就較為直接貼近使用實(shí)際，規(guī)定了隨機(jī)對(duì)接的損耗值。同時(shí)，IEC還對(duì)插芯作了直接要求。-

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-四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響我們參考IEC標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際制作工藝，可以把影響連接器性能的因素總結(jié)如下表：序號(hào)插芯光纖連接頭研磨工藝1同心度同心度曲率半徑2內(nèi)孔出射角（開(kāi)口夾角）外圓直徑(與插芯內(nèi)孔配合度)頂點(diǎn)偏移3外圓直徑及外圓圓度

凹凸量4內(nèi)孔直徑（與光纖配合度）

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-四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響

L=-10*LOG10(EXP(-((d/r)^2)))錯(cuò)位損耗\dB-

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-四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響

傾角損耗\dB-

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-四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響1、同心度（同心度和錯(cuò)位量d實(shí)際上是2倍的關(guān)系）

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

在標(biāo)準(zhǔn)YD/T1198-2002《光纖活動(dòng)連接器插針體技術(shù)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(dòng)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(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響假定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線的同軸度誤差不為0um，而是YD標(biāo)準(zhǔn)要求的小于0.3um，那么，存在的情況就更為復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)就更大。標(biāo)準(zhǔn)線同軸度誤差0.3um最小錯(cuò)位量(um)最小測(cè)試損耗(dB)最大錯(cuò)位量(um)最大測(cè)試損耗(dB)線A-標(biāo)準(zhǔn)線0.70.071.30.243線B-標(biāo)準(zhǔn)線0.70.071.30.243線A-線B0020.574同心度對(duì)連接器性的指標(biāo)的影響是最為重要，也是最為直觀的。而同心度正是評(píng)估光纖陶瓷插芯質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。我們看到，由于損耗的增加是非線性的。因此，可能存在的風(fēng)險(xiǎn)是比較大的。

錯(cuò)位量(um)損耗(dB)線A-標(biāo)準(zhǔn)線10.144線B-標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線，我們通過(guò)理論計(jì)算-20-四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響2、內(nèi)孔出射角（開(kāi)口夾角）內(nèi)孔出射角，也稱(chēng)開(kāi)口夾角或內(nèi)孔角偏差，是指插芯內(nèi)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(huì)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(guān)鍵技術(shù)及對(duì)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(lái)的仍然主要是錯(cuò)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(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響4、內(nèi)孔直徑（與光纖配合）內(nèi)孔直徑是一個(gè)常被忽略但確是十分重要的指標(biāo)。當(dāng)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(yīng)求狀態(tài)。行業(yè)對(duì)光纖直徑的標(biāo)準(zhǔn)也是一變現(xiàn)再變。（1）光纖用于傳輸，對(duì)外徑要求確實(shí)可以要求不高；（2）光纖用于跳線等接插頭，要和插芯內(nèi)孔配合，對(duì)光纖外徑還是要提出要求。因此，包括內(nèi)孔直徑、外圓直徑、插芯同心度、光纖同心度，有一個(gè)擬算公式-

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-五、插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討1、總則1、活動(dòng)連接器的標(biāo)準(zhǔn)在近幾年根據(jù)需要，已進(jìn)行修訂。如：

而插芯原有的標(biāo)準(zhǔn)一直沒(méi)有修訂,已然不太合適現(xiàn)有連接器的要求。2、IEC標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)光纖活動(dòng)連接器的指標(biāo)需求，定義了不同級(jí)別的光纖活動(dòng)連接器，同時(shí)對(duì)應(yīng)定義了相應(yīng)連接器的幾何指標(biāo)。3、中國(guó)的光纖通信正處于高速發(fā)展時(shí)期，可以說(shuō)中國(guó)的連接器水平處于全球領(lǐng)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(guó)生產(chǎn)。因此，我國(guó)更需要注重實(shí)際使用，并從標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)連接器用光纖陶瓷插芯進(jìn)行規(guī)范。-

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-五、插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討2、各指標(biāo)（1）、同心度目前要求是1.4um，而實(shí)際則需要更細(xì)化。IEC標(biāo)準(zhǔn)就進(jìn)行了A、B、C、D四級(jí)連接器對(duì)應(yīng)不同的同心度。（2）、內(nèi)孔出射角目前要求是17ˊ，而IEC標(biāo)準(zhǔn)有0.2°、0.3°和0.6°

。（3）、內(nèi)孔大小，如何來(lái)與光纖外徑進(jìn)行更好的配合。（4）、對(duì)應(yīng)連接器指標(biāo)的分級(jí)和實(shí)際應(yīng)用的規(guī)范。-

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-五、插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討3、定義和測(cè)量方法（1）、新增真圓度，圓柱度、頂點(diǎn)偏移等名詞定義；同時(shí)對(duì)原有定義，根據(jù)實(shí)際情況及IEC最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新規(guī)范。（2）、對(duì)同心度，內(nèi)孔出射角，外徑大小、真圓度等如何測(cè)試及儀器的實(shí)際使用需進(jìn)行規(guī)范。（3）、對(duì)各物理性能的檢測(cè)方法的規(guī)范。-

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-六、總結(jié)