光纖連接器的插入損耗

光纖連接器的插入損耗光纖連接器作為光通信系統(tǒng)中最基本也是最重要的光纖無源器件，其市場需求量越來越大。近年來隨著光纖寬帶接入系統(tǒng)的發(fā)展，光纖鏈路中光纖連接器（包括其它有源及無源器件上使用的連接頭）的使用越來越多，這對光纖連接器的插入損耗的測試準確性提出了越來越高的要求。本文將就影響光纖連接器插入損耗的原因以及如何確保插入損耗測試的準確性及可靠性等問題作以簡單的論述。一．有關(guān)概念光纖連接器插入損耗（IL）的定義：PIL=10lgpi （dB）0其中Pi為輸出光功率，P0為輸入光功率。插入損耗單位為dB。光纖連接器插入損耗的測試方法光纖連接器的插入損耗的測試方法一般有三種：基準法、替代法、標準跳線比對法。由于在大批量的生產(chǎn)過程中，要求插入損耗的測試必須快速、準確且無破壞性。因此現(xiàn)在的生產(chǎn)廠家大都采用第三種方法，即標準跳線比對法。其測試原理圖如下：標準測試跳線被測跳線當(dāng)單模光纖尾纖小于50M、多模光纖尾纖小于10M時，尾纖自身的損耗可以忽略不計，此時測得的數(shù)據(jù)即為3端相對于標準連接器的插入損耗，并將此數(shù)據(jù)提供給客戶。當(dāng)單模光纖尾纖大于50M、多模光纖尾纖大于10M時，應(yīng)在測出的損耗值中減去光纖自身的損耗值。3.重復(fù)性重復(fù)性是指同一對插頭，在同一只適配器中多次插拔之后，其插入損耗的變化范圍。單位用dB表示。重復(fù)性一般應(yīng)小于0.1dB.4.互換性由于光纖連接器的插入損耗是用標準跳線比對法測出的，其值是一個相對值。所以在任意對接時，實際的插入損耗值很可能會大于用標準跳線比對法測出的值，而且不同的連接頭、不同的適配器，其影響程度也會有所不同。因此就有了互換性這一指標要求。連接頭互換性是指不同插頭之間，或者不同適配器任意轉(zhuǎn)換后，其插入損耗的變化范圍。其一般應(yīng)小于0.2dB。如光波公司向客戶承諾插入損耗小于0.3dB,互換性小于0.2dB，則任意對接其插入損耗應(yīng)小于0.5dB。二.纖連接器插入損耗的主要因素光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)（纖芯直徑不同、數(shù)值孔徑不同、折射率分布不同及其它原因等）的失配引起的損耗。由于此類因素在現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝中已可以避免，這里就不再贅述，詳見相關(guān)資料。2．纖芯對中誤差（纖芯錯位損耗）由于纖芯橫向錯位引起的損耗我們稱之為錯位損耗。它是產(chǎn)生插入損耗的重要原因。纖芯錯位如圖所示：纖芯纖芯多模漸變光纖在模式穩(wěn)態(tài)分布時的錯位損耗為：rd]2L=—1Olg1—2.35dVaJ單模光纖連接時，當(dāng)模場分布用高斯近似時，其錯位損耗為：=—lOlgexp式中，d、a、w分別為橫向錯位、纖芯半徑和模場直徑。此類損耗產(chǎn)生原因有多方面的因素。主要包括光纖的纖芯/包層同心度、插芯的同心度以及測試適配器的參數(shù)不理想等。上述幾種因素對插損的影響還與外部器件有尺寸配合有關(guān)，詳見下文。3．端面形狀與間隙引起的損耗造成此種損耗的原因主要是因為光纖連接器端面的物理參數(shù)不夠理想，造成兩連接光纖端面非平面直接接觸，而留有一定間隙或非平面接觸引起的。根據(jù)相關(guān)公式推論得出：只要端面間隙控制在lum以內(nèi)，這種損耗就可以忽略不計。光波公司現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝已經(jīng)完全可以做到這一點。當(dāng)然影響插入損耗的因素除以上三種外還有很多，如：外部器件的尺寸配合、端面傾斜、端面的菲涅爾反射等，這里就不再一一論述了，有興趣的讀者可以參閱相關(guān)資料。三．生產(chǎn)過程控制要素插芯的品質(zhì)主要是插芯的內(nèi)孔徑和同心度。對于多模光纖連接器來說，要求其插芯同心度小3um,對單模光纖連接器來說，要求其插芯同心度小于lum。插芯的同心度、研磨后端面的物理參數(shù)以及外部件的配合尺寸等因素，將最終影響到纖芯/插芯同心度，最終導(dǎo)致錯位損耗的發(fā)生。研磨的水平衡量研磨好壞的標準，一要看其端面，二要看其物理參數(shù)。物理參數(shù)主要有三個：曲率半徑、球面偏心、光纖凹陷。對于APC型的連接器來說，還包括端面角度（斜8度）及鍵角偏差兩個參數(shù)。這些參數(shù)均可對插損造成影響oIEC均對這幾個參數(shù)提出了明確的要求，并有具體的指標規(guī)定。要做到這一點，一臺性能穩(wěn)定的研磨機是必不可少的。光纖連接器生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的品質(zhì)問題，絕大部分都直接或間接與研磨機的穩(wěn)定性有關(guān)。光波公司目前所使用的研磨機均為原裝日本進口的精工研磨機，性能優(yōu)越，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。3．外部件尺寸配合外部件的尺寸配合將對連接器的重復(fù)性和互換性產(chǎn)生直接影響。尤其對APC型的連接器來說，如果尺寸配合不夠理想的話，其互換性和重復(fù)性將可能會超過0.1dB或者更差。光波公司目前已建立了一套完善的來料檢驗體系，對這一指標進行針對性的檢驗，確保了尺寸配合對APC型連接器插入損耗的影響在控制范圍內(nèi)。四．測試控制要素1．精確可靠的測試儀器為使測試數(shù)據(jù)準確可靠，精確穩(wěn)定的測試儀器將為此提供可靠保證。光波公司現(xiàn)在所使用的測試儀器均是日本安立及回拿大JDS的測試儀器，其性能穩(wěn)定可靠。2．標準連接器標準連接器是一套精密制造或精選的連接器它包括標準跳線和標準適配器兩部分。光纖連接器的插入損耗實際上是其相對于標準測試線的損耗，因此必須對標準測試線的指標（光學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)）進行嚴格控制。同樣，適配器的指標也要嚴格按照挑選標準適配器的原則進行控制。這樣測試的結(jié)果才會最大可能地體現(xiàn)被測試連接器的真實品質(zhì)。因此，體現(xiàn)測試的準確性與可靠性的關(guān)鍵就是標準測試線與標準適配器的控制。3．端面潔凈度因光纖的外徑只有125um,而通光部分更小，單模光纖只有9um左右，多模光纖有50um和62.5um兩種，所以對光纖端面的潔凈度要求很高。測試前一定要清潔光纖端面，確保端面高度清潔，這樣才能保證測試結(jié)果準確可靠。如一次清潔不行，可以多清潔幾次。五．重復(fù)性與互換性1．影響重復(fù)性的因素主要是機械配合尺寸。如果配合尺寸較好的話，每次插拔均能重現(xiàn)同樣的對接狀態(tài)，測試結(jié)果就不會發(fā)生大的變化，另外還有適配器的好壞也會對重復(fù)性造成影響。2．影響互換性的因素第三部分的所有因素，即插芯的品質(zhì)、研磨的水平、及外部件的配合尺寸等都會對互換性造成影響，因此也就更凸現(xiàn)了這些指標的重要性。總之，要生產(chǎn)高品質(zhì)的光纖連接器產(chǎn)品，必須有多方面的因素配合，包括高素質(zhì)的從業(yè)人員。本文主要是根據(jù)我們多年的從業(yè)經(jīng)驗，針對光纖連接器的