光纖連接器：不僅適用于高速傳輸

2004年5月B版

　　目前光纖電路的應(yīng)用范圍不只是限于極遠(yuǎn)距離的高速率數(shù)據(jù)傳輸。 標(biāo)準(zhǔn)的光纖連接器正在逐漸擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，從激光外科手術(shù)到水下攝像設(shè)備，從石油化工廠的外界環(huán)境到原子反應(yīng)堆的內(nèi)部，我們都可以找到光纖連接器的應(yīng)用。本文的目的是想給剛進(jìn)入光纖連接器領(lǐng)域的工程師們提供一些知識，幫助他們認(rèn)識連接器的基本類型和安裝風(fēng)格，本文所介紹的內(nèi)容可以為讀者提供連接器性能和價(jià)格方面的參考。

　　正如任何類型的電線連接器，光纖連接器實(shí)質(zhì)上是依靠光纜互相連接的線路之間的物理接口。在這種場合，所謂線路實(shí)質(zhì)上顯然是一光學(xué)路徑，而不是電氣路徑。光學(xué)路徑與電氣線路一樣，其性能在很大程度上都取決于線纜的性能。同樣，連接器必須盡量減少由于連接所造成的線路性能損失，同時(shí)連接器還要能保護(hù)環(huán)境并經(jīng)得起多次連接和拆卸。

　　安裝在光纜上的光纖連接器有許多種，它們的實(shí)際尺寸都比傳統(tǒng)的電線連接器小。不同類型的光纖連接器適用于不同型號的光纜，它們能容納的光纖密度不同，性能價(jià)格也不同(見表1)。

　　每一個(gè)光纖連接器都有三個(gè)關(guān)鍵元件：1)校準(zhǔn)金屬箍；2)連接機(jī)械裝置；3)防止光纖過度扭曲的保護(hù)套。這三個(gè)部件所起的作用是保證光信號連接能互相對準(zhǔn)，每一條光纖的連接都有機(jī)械上的保障(見圖1)。該金屬箍用來校準(zhǔn)兩段連接光纖的斷面，這類似電氣連接器中的觸點(diǎn)。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，校準(zhǔn)箍可以用不同的材料制造，如用氧化鋯陶瓷燒制、用鋼材經(jīng)過機(jī)械加工或用塑料注模制成。校準(zhǔn)箍的中間有一個(gè)小孔，直徑只比光纖的直徑大幾分之一微米。校準(zhǔn)箍的制造精密度和質(zhì)量以及所用光纖的類型對光纖連接器的性能來說是至關(guān)重要的。

　　光纖連接器的主體利用了高公差導(dǎo)引方法先把兩條需要連接匹配光纖的校準(zhǔn)箍引導(dǎo)得非?？拷耍缓笤倮眯?zhǔn)箍的高精確度做最后的細(xì)調(diào)。有許多種光纖校準(zhǔn)機(jī)制，諸如螺紋(threads)、尖刀(bayonets)、插銷(latches)和推拉袖(push-pull sleeves),可供使用，它們各自適用不同類型光纖之間的連接，以保證表面配合的精度，所以當(dāng)連接的光纖是某種特殊形式時(shí)，我們應(yīng)該考慮使用不同的光纖校準(zhǔn)機(jī)制。

　　如果光纖線纜的弧度小于其允許的最小彎曲半徑(1~3英寸，不同型號的光纜最小彎曲半徑各不相同)，傳遞的光線會發(fā)射到光纖的壁上，信號因此就會有退化或發(fā)生中斷。光纖連接器的光纜保護(hù)套是專門設(shè)計(jì)用來防止光纖的過度扭曲，以確保用連接器匹配的光纜其最小彎曲半徑大于臨界值。

介紹幾種光纖連接器

　　SMA光纖連接器是率先符合標(biāo)準(zhǔn)的光纖連接器，在醫(yī)學(xué)、工業(yè)和軍事應(yīng)用上，SMA連接器至今仍受歡迎。該連接器的機(jī)械尺寸來源于SMA型射頻(RF)連接器，這是一個(gè)直徑為0.312英寸、耦合環(huán)上的六角螺絲。 SMA連接器常用于連接低公差、具有多種直徑和用塑料制成的多模光纖，其光纖校準(zhǔn)箍可以選用不銹鋼、陶瓷或塑料制造。

　　ST(朗迅公司的一個(gè)品牌)光纖連接器廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，可能是最常見的光纜用光纖連接器。該連接器使用了尖刀型接口，類似于常見的尖刀-核耦合(BNC)型接口，但連接器的直徑大約比BNC型的直徑(0.38 英寸)小三分之一。ST 光纖連接器在物理構(gòu)造上的特點(diǎn)可以保證兩條連接的光纖更準(zhǔn)確地對齊，而且可以防止光纖在配合時(shí)旋轉(zhuǎn)。

　　FC光纖連接器使用耦合螺旋環(huán)進(jìn)行連接，類似于SMA連接器，有一個(gè)細(xì)長的校準(zhǔn)箍定位器。FC光纖連接器的大小類似于ST 連接器，連接比較可靠，當(dāng)受到較大的拉力或張力時(shí)不容易斷開。

　　與上面介紹的三種用螺旋環(huán)配合的連接器不同，SC連接器采用推-拉型連接配合方式。0.35  x 0.29英寸矩形連接器采用摩擦力/制動(dòng)器固定方式。當(dāng)連接空間很小，光纖數(shù)目又很多時(shí)，SC連接器的設(shè)計(jì)允許快速、方便地連接光纖。

　　LX.5是一種特別結(jié)實(shí)的小外型(SFF)光纖連接器，專門設(shè)計(jì)用來滿足有線電視工業(yè)的現(xiàn)場需要。由于這種連接器的貨源多，廣泛用于通信行業(yè)，生產(chǎn)量很大，因此對航天應(yīng)用和許多特殊行業(yè)來說，其性能/價(jià)格比是很理想的。LX.5連接器插頭和插座兩邊都有一體化保護(hù)性防塵罩，并且有一個(gè)專用應(yīng)力釋放保護(hù)套和鎖扣機(jī)制。LX.5連接器的全雙功通信能力非常類似于SC型連接器。

　　類似于SC型連接器，LC型連接器是一種插入式連接器，有一個(gè)RJ-45型的彈簧產(chǎn)生的保持力小突起。LC型連接器的尺寸為0.179 x 0.179英寸，方型，需要的面板安裝面積約是SC型連接器的一半。LC型連接器與SC型連接器一樣都是全雙工連接器。

　　MT-RJ型是一種更新型號的連接器，其外殼和鎖定機(jī)制類似RJ風(fēng)格，而體積大小類似于LC型，標(biāo)準(zhǔn)大小的MT-RJ型可以同時(shí)連接兩條光纖，有效密度增加了一倍。

光纖與連接器最終固定方法

　　與電路連接器一樣，光纖線纜也可以用多種方法與連接器做最終固定。最常用的三種固定方法為：采用黏合劑粘合的方法、采用熱融環(huán)氧樹脂粘合方法、或采用無粘著力(壓邊)的方法。在工作現(xiàn)場，把光纖與連接器做最終固定比電路連接器與電纜做固定要花費(fèi)更多的錢財(cái)和人力。其原因是多方面的，其中包括光纖脆弱精細(xì)的本質(zhì)以及在連接器內(nèi)部需要非常精密地調(diào)整光纖的結(jié)合面，才能準(zhǔn)確定位，以確保連接光纖的性能。

　　其他類型的連接器與光纖的最終固定方法可以參考具體光纖芯與連接器粘合固定所用的方法。每種連接器都可以采用粘合或壓邊方法以確保連接器可以容納下光纖的保護(hù)套。采用粘合方法的連接器使用環(huán)氧或者熱融樹脂來把光纖固定在連接器護(hù)線盒內(nèi)。非粘合的最終固定方法使用摩擦力有效地把光纖卡在連接器的護(hù)線盒內(nèi)。采用粘合方法的連接器通常能提供最高級別的性能，非粘合的最終固定方法比較方便，成本也比較低，通常用在現(xiàn)場維修場合。

　　不管采用什么方法，光纖與連接器的最終固定處理過程通常先要把赤裸的光纖和校準(zhǔn)箍打磨拋光，還要根據(jù)最佳位置和性能確定光纖的最終長度，才能完成固定。完成光纖連接附件確實(shí)需要比較多的工具幫助才行，而完成電路連接附件相應(yīng)的工具就簡單得多。采用粘合劑的最終固定方法一般需要加熱爐。不同型號的連接器需要不同的專用工具用來剝?nèi)ス饫|皮、切斷和拋光光纖。為這些常用連接器做最終光纖固定的手工工具可以從分銷商處購買到。

性能

　　光纖連接器的性能評價(jià)指標(biāo)與電路連接器類似，并很容易測量。插入損耗或衰減一般在0.2 ~2dB之間，返回?fù)p耗或反射一般小于-40dB。通常每做完一次連接就需要進(jìn)行性能的測量，連接后性能的好壞與連接操作的每個(gè)環(huán)節(jié)有關(guān)。

　　光學(xué)電路的性能取決于光纜和連接器的連接質(zhì)量。光纖線纜只能傳送信息。光纜的“容量”通常隨著光纜直徑的減小而增加。直徑最小的光纖(線纜)，即單模光纖，可以為信號提供更寬的頻率帶寬。而多模光纖，其直徑是單模光纖的六至八倍，可以提供的帶寬反而小些。在高速應(yīng)用中，多模光纖最終也許能提供所有必需的頻率帶寬，而且由于多模光纖比較容易完成與連接器的最終固定，所以它最后還將勝過單模光纖。

　　許多設(shè)計(jì)特點(diǎn)是無法用肉眼看到的，但是材料的選擇、成型的條件和制造的公差在性能和可靠性方面起著重要的作用。與第一流的連接器制造廠商發(fā)展良好的關(guān)系，可以保證收到高質(zhì)量的產(chǎn)品，與他們一起共同解決有特殊要求的工程應(yīng)用問題，跟上技術(shù)發(fā)展的步伐?！?BR>