预埋式和直插式光纤现场连接器的技术比对

预埋式和直插式光纤现场连接器的技术比对预埋光纤的现场连接器一种多连接点现场连接器：–插针体前端在工厂预置光纤，端面在工厂经过精密研磨处理和检验–在现场对用户光缆中的光纤进行端面切割，并通过内置对准机构和预置光纤进行机械连接在现场组装一个连接器通常只需1～3分钟。是目前主流的现场连接器实现方式未研磨端面的光纤现场连接器一种单连接点连接器：–没有预置光纤，现场光纤完全贯通插针体–目前国内出现了一种不寻常的做法，即在现场对用户光缆中的光纤进行端面切割，将光纤直接插入陶瓷芯，但是连接器的端面在现场不再经过研磨和检验这种实现方式技术含量低，成本低廉，但违背了光纤连接器需要研磨端面的基本原则经过研磨的连接器端面纤芯端面二维图（陶瓷芯端面高度和同心度的偏差）纤芯端面三维图（纤芯端面的粗糙度）未经研磨的连接器端面情况之一：端面极度粗糙纤芯端面二维图纤芯端面三维图（陶瓷芯端面高度和同心度的偏差）（显示纤芯端面的粗糙度）未经研磨的连接器端面情况之二：见不到光纤端面纤芯端面二维图（陶瓷芯端面高度和同心度的偏差）纤芯端面三维图（纤芯端面的粗糙度）连接器端面质量对比符合行业标准的连接器，端面必须经过4～5道不同研磨工艺。连接器陶瓷端面基本的几何参数要求–端面曲率半径：7~25mm–顶点偏移量：小于50um–光纤凹凸量：-100~+50nm曲率半径顶点偏移量光纤凹凸量预置光纤型现场连接器，由于端面经过预研磨和检验，性能稳定，可以较好地与其它标准连接器耦合端面未经研磨的连接器，端面质量不满足要求，同其它连接器耦合时性能不稳定端面质量对比：顶点偏移量没有经过研磨的端面，无法保证顶点偏移量在规定的范围内，会导致光纤不能完全接触，影响光传输的可靠性接触点因顶点偏移不能满足要求，陶瓷已经接触中心区域接触良好，光纤紧密接触但中心区域光纤没有接触端面质量对比：光纤凹凸量差异没有经过研磨的端面，无法保证光纤凹凸量在规定的范围内如光纤凸出量过高，当同其它接头对接时，弹簧的主要挤压力会施加在光纤上，使凸出的光纤产生过度变形或碎裂，严重地影响传输特性如光纤凹进量过多，即使陶瓷在弹簧挤压下产生轻微变形，也不足以使两侧光纤接触，同样会严重影响传输特性此参数对接头的回波损耗影响很大，预埋光纤型连接器回损至少可以达到45dB以上，但未经研磨的连接器回损通常只有10dB左右光纤凸出量过多光纤凹进量过多几何参数测试方法可以在工厂使用光学干涉仪进行几何参数测试对比光学干涉仪截图预埋光纤型未预埋光纤型类型曲率半径(mm)端面测试结果对比光纤顶点高度光纤顶点高度端面球心偏（端面）（平面）移度(nm)(nm)(um)光纤粗糙度RqRa(nm)(nm)陶瓷芯粗糙度RqRa(nm)(nm)预埋光纤的样品未预埋光纤的样品1未预埋光纤的样品211.5517.6914.73-7.1-333.7无法检测38.0-226.9无法检测10.3917.0113.224238N/A3175N/A51333410121.光纤顶点高度（端面）：陶瓷芯端面相对于光纤伸出长度（负值为凹下）《YD/T1272.3-2005光纤活动连接器第3部分：SC型》中定义为-100~+50nm2.光纤粗糙度：Rg-光纤端面粗糙度的均方根Ra-光纤端面粗糙度的算术平均值两种连接器的结构对比未预埋光纤型接头内，现场光纤在陶瓷插芯内是松动的，在固定尾端光缆时，会影响光纤的纵向位移，在插拔过程中，会出现耦合光功率不稳定等现象预埋光纤型接头内，预埋光纤和现场光纤在V槽等装置内被固定，接头内部有预留空间，可以使光纤预先设置一定的余长，即使尾端固定时产生位移，也可在此处进行位移补偿和应力释放。内部光纤对接使用了匹配液消除光的反射，并减小连接损耗现场光纤对未研磨端面的连接器的影响包层直径统计图5000在工厂制作的连接器中的光纤直径经过了挑选，但现场光纤40003000200010000共13个厂家的光纤样品总数：16551最大包层直径：125.80㎛最小包层直径：124.04㎛124.1124.3124.5124.7124.9125.1125.3125.5125.7包层直径不能挑选，直径波动范围大，一般在125±1um范围内现场光纤外径可能同陶瓷插针空管内径不匹配；如果光纤外径大，则有可能不能插入针孔；如果光纤外径小，则光纤在针孔内是松动的如果现场制作失败，即使更换连接器也无法成功制作连接器数量50%45%现场连接器的插损测试结果(未预埋光纤)40%35%30%25%20%15%10%5%0%0.10.2样品数：100个0.30.40.51310nm插入损耗1550nm插入损耗1310nm波长平均值：0.31dB最大值：0.76dB最小值：0.10dB标准偏差：0.12dB0.60.71550nm波长平均值：0.35dB最大值：0.90dB最小值：0.14dB标准偏差：0.13dB指标要求：平均值：≤0.3dB最大值：≤0.5dB结论：不合格0.80.91.050%45%40%35%现场连接器的插损测试结果(预埋光纤)样品数：100个1310nm插入损耗1550nm插入损耗30%25%20%1310nm波长平均值：0.26dB最大值：0.40dB最小值：0.11dB标准偏差：0.06dB标准要求：1550nm波长平均值：0.23dB最大值：0.39dB最小值：0.08dB标准偏差：0.06dB15%10%5%0%0.10.20.30.40.50.6平均值：≤0.3dB最大值：≤0.5dB结论：合格0.70.80.91.0100%现场连接器的回损测试结果(未预埋光纤)90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%样品数：100个1310nm回波损耗1550nm回波损耗1310nm波长平均值：11.5dB最大值：31.4dB最小值：8.2dB标准偏差：4.0dB标准要求：最小值：≥40dB1550nm波长平均值：11.8dB最大值：27.3dB最小值：8.2dB标准偏差：3.5dB结论：严重不合格10.020.030.040.050.060.0100%90%现场连接器的回损测试结果(预埋光纤)80%70%60%1310nm回波损耗1550nm回波损耗1310nm波长1550nm波长样品数：100个50%40%30%20%10%0%10.0平均值：50.0dB最大值：52.3dB最小值：46.7dB标准偏差：1.1dB标准要求：最小值：≥40dB结论：合格15.020.0平均值：51.5dB最大值：53.5dB最小值：45.5dB标准偏差：1.3dB25.030.035.040.045.050.055.060.0关于回波损耗的分析没有预埋光纤的连接器的ORL平均值只有11dB左右，其中有50％比例在10dB以下，92％的比例在15dB以下，这与以前测试过的没有经过研磨的劣质连接器的反射指标是一致的。如果链路中有这种质量的连接器，链路ORL会远远低于标准要求。在ITU-TG.983.3建议中，要求不带CATV业务的链路ORL应大于20dB，带CATV业务的链路ORL应大于32dB，在YD/T1475-2006和中国电信企标中，都对链路ORL有同样的要求。如果一个接头的ORL只有10dB左右，在链路中再加上其它大量无源器件（包括链路光纤）反射的影响，会使得整个链路的ORL远远低于20dB的标准要求。如果链路ORL过低，会干扰发射器的发光稳定性，造成接收机误码。由于现场连接器距离ONU比较近，对ONU的发光影响更大。因此，器件不应只关注插损，回损应该是个必须满足要求的重要指标，如果没有研磨的连接器能够用于通信系统，那会让业界连接器的生产工序带来重大变革，因为省掉5道研磨工序可以大幅降低连接器的成本。总结符合行业标准的连接器，端面须经过4～5道不同研磨工序。预埋光纤的现场连接器由于端面经过预研磨和检验，可以较好地与其它标准连接器耦合，性能稳定端面没有经过研磨的现场连接器，因为现场施工的切割刀质量、操作手法等不确定因素，导致端面的光学物理几何参数无法得到保证，与其它连接器耦合的可靠性差端面没有经过研磨的现场连接器，可能会出现在陶瓷芯端面上检测不到光纤的现象，这种情况会造成光缆端接失败端面没有经过研磨的现场连接器，即使初次检验时部分光学性能测试合格，但稳定性和重复性差，且无法通过温度试验和重复插拔试验，初装成功率低由于现场光纤外径波动大，现场光纤外径可能同这类连接器的陶瓷插针孔径不匹配，导致光缆端接失败目前预埋光纤的现场连接器成本偏高，主要和这种技术难度高有关，但是，象所有高难度技术一样，当市场用量比较大时，成本一定会下降到市场可普遍接受的程度光纤现场连接器是一种遍及千家万户的终端产品，应选用高稳定性和高可靠性的产品，避免在规模部署后在用户终端出现高故障率、高返修率的风险，这对于提高整个FTTH网络的可靠性十分关键