光通信領(lǐng)域的連接器自動化設(shè)備技術(shù)研究與應(yīng)用

楊宇華

（深圳華鈦?zhàn)詣踊萍加邢薰?，廣東深圳 518000）

光纖通信技術(shù)是當(dāng)今世界上發(fā)展速度最高、覆蓋范圍最廣、信息透明度最高、使用最為普遍的高新技術(shù)領(lǐng)域。它不但大大降低了人們經(jīng)營商業(yè)活動時的交易成本，提高了人們知識的傳遞與信息的交換，并且還對國民經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展產(chǎn)生著重要影響。光纖通信主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的巨大發(fā)展、移動行業(yè)的快速增長、對IPTV 服務(wù)的積極準(zhǔn)備和全球網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的逐漸提高。面對這些行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對作為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了更高的需求。隨著中國移動業(yè)務(wù)的穩(wěn)定與快速增長，IPTV 業(yè)務(wù)的準(zhǔn)備和對全球網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求逐年增加。這些業(yè)務(wù)的發(fā)展對作為通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的光網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。

1 光通信領(lǐng)域的現(xiàn)狀

1.1 光通信概述

光通信以入射為主要傳播媒介，而入射與無線電波共同構(gòu)成了電磁波。它具備了傳播帶寬、傳輸能力強(qiáng)、抗電磁干擾能力好的特征。按照波段，可分成紅外線、熱成像和紫外線。而按照光源的性質(zhì)，光通信又可分成有線光通信和無線光通信，其中按照各種傳輸技術(shù)又可分成激光通訊和無激光通訊。普通光通信例如有大氣中的激光通訊、光纖通信、藍(lán)光通訊、紅外線通信和紫外通訊。有兩種光通信方式，可以利用光波作為載波以提高光路傳輸速度。一種是增加每一個光纜通道的傳輸速率，另一種則是提高每一個光纜中的傳輸波段數(shù)（即波長分布復(fù)用）。

1.2 光通信未來發(fā)展熱點(diǎn)技術(shù)

光纖通信基礎(chǔ)技術(shù)成熟，商業(yè)需求相對不足。未來傳輸網(wǎng)的最終目標(biāo)是在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)中建設(shè)一個全光網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)光纖傳輸而不是銅纜傳輸。DWDM 還可以在骨干網(wǎng)中發(fā)展自己的能力，并在未來取代SDH。目前，基于sdhmstp 的技術(shù)已經(jīng)成熟并兼容，特別是在采用RPR、GFP、LCA、MPLS 等新標(biāo)準(zhǔn)后，能夠靈活有效地支持各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。FTTH（光纖到戶）是一種理想的長期網(wǎng)絡(luò)接入處理系統(tǒng)。FTTx 的發(fā)展軌跡是光纖從ftin（小型光纖）到FTC（光纖到光束）、FTB（扁平光纖）和FTB（光纖）的發(fā)展過程。在此過程中，光纖接入模式與ADSL 和ADSL2+共存。光纖呈圓柱形，它由纖芯、包層和涂敷層三大部分組成，如圖1所示。光纖傳輸原理如圖2所示。

圖1 光纖結(jié)構(gòu)圖

圖2 光纖傳輸原理圖

圖1中，n1、n2分別指纖芯和包層折射率。

1.3 光纖連接方法和比較

熔接機(jī)熔接，該工藝主要用于光纖連接，它現(xiàn)在用于自動熔接機(jī)。熔接分為單芯熔接機(jī)和多芯熔接機(jī)。正式連接前，確認(rèn)測試熔接機(jī)的參數(shù)，以確定熔接機(jī)的對準(zhǔn)精度、放電尺寸、驅(qū)動等參數(shù)，以適應(yīng)光纖連接的具體工作條件，并將損耗控制在設(shè)定的指標(biāo)范圍內(nèi)。連接完成后，使用光學(xué)時域鏡測量損耗。如果損耗滿足指標(biāo)要求，可以改進(jìn)流程，直到連接完成。

目前，三種最常見的機(jī)械連接功能是：這種光纖連接器是單芯光纖連接的標(biāo)準(zhǔn)形式。目前，大多數(shù)產(chǎn)品使用光折變原理將端面研磨成球，使光束會聚，以減少連接損耗。這種連接方式不需要昂貴的熔接設(shè)備，具有單芯、多芯等多種規(guī)格，使用靈活方便。它的應(yīng)用前景越來越廣泛，因此可以非常方便地估計玻璃纖維作為光纜的連接狀態(tài)。在光纜通信的發(fā)展中，連接技術(shù)是非常重要的。

光纖連接器的關(guān)鍵是實現(xiàn)光纖連接。目前，它廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中。光纖連接器有許多不同類型的結(jié)構(gòu)。然而，各種光纖連接器的基本結(jié)構(gòu)通常由高精度元件（兩個插腳和一個連接管）組成，以實現(xiàn)光纖連接器的連接結(jié)構(gòu)。

2 光通信領(lǐng)域的連接器自動化設(shè)備應(yīng)用

2.1 光纖連接器對準(zhǔn)方法

有兩種方法可以對齊光纖連接器，高精度工件的對準(zhǔn)過程是最常用的方法。該方法包括將玻璃纖維固定在塞子的支撐套筒上，并研磨或研磨推桿的端口，使其與管道連接套筒對齊。底座載體外殼由不銹鋼、玻璃塊或陶瓷、不銹鋼、陶瓷外殼、塑料成型玻璃纖維等材料制成。插頭的接觸端接地，另一端通常有一個彎曲限制元件，該元件支持光纖或玻璃纖維以釋放電壓。耦合對準(zhǔn)套管通常由陶瓷、玻璃鋼或金屬制成，其中一般由合成和實心圓柱形組件制成。為了實現(xiàn)光纖對準(zhǔn)，在這種連接器的加工過程中，必須對超精密陣列、插頭和套筒連接器進(jìn)行精密加工。該光纖連接的插入阻尼在0.18～3.0dB 范圍內(nèi)。主動對準(zhǔn)連接器對組件的精度要求較低，可以使用經(jīng)濟(jì)高效的方法制造。然而，在裝配光學(xué)元件（顯微鏡、可見光源等）時用于調(diào)整纖芯的方向。為了實現(xiàn)低插入損耗和高返回?fù)p耗，還需要折射率敏感材料。

2.2 光纖連接關(guān)鍵方法

（1）固定連接。主要用于光纜中光纖之間的永久連接，主要是因為熔接。接頭損耗低，機(jī)械強(qiáng)度高。

（2）連接激活。主要用于光纖與傳輸系統(tǒng)設(shè)備之間的連接，通過光纖連接器連接。它的特點(diǎn)是關(guān)節(jié)靈活，連接點(diǎn)多，損耗大，易于反射性置換。

（3）臨時連接。通常通過這種方式實現(xiàn)尾部測量和光纖測量之間的耦合連接。它具有方便靈活、成本低、損耗低的特點(diǎn)。此方法通常用于臨時測量。

2.3 部分常見光纖連接器

光纖連接器的關(guān)鍵是實現(xiàn)光纖連接。目前，它廣泛應(yīng)用于光纖通信系統(tǒng)中。光纖連接器有許多不同類型的結(jié)構(gòu)。然而，各種光纖連接器的基本結(jié)構(gòu)通常由高精度元件（兩個插腳和一個連接管）組成，以實現(xiàn)光纖連接器的連接結(jié)構(gòu)。

光纖連接，這種連接器最早是在日本開發(fā)的。第一個FC 是Phil Reconnector 的縮寫。外加強(qiáng)材料采用金屬套筒，即連接方式為連接旋轉(zhuǎn)帶結(jié)合面。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造容易，但玻璃纖維末端對灰塵敏感，導(dǎo)致反射，不易提高跌落損耗。以nttfc 光纖連接器為例，最大語音損耗為1.0 dB，平均值為0.5分貝。再現(xiàn)性偏差（即機(jī)械耐久性）：最大開關(guān)偏差為0.3 dB，平均為0.06 dB；最大值為0.5 dB，平均值為0.2 dB。

光纖連接FC EndPC，此接頭是一種改進(jìn)的FC端子。FC 與第一個相同。這意味著端面為凸弧結(jié)構(gòu)。與前者相比，連接器的外部結(jié)構(gòu)沒有變化，但沖擊面結(jié)構(gòu)由平面變?yōu)閳A弧。這個插頭的性能比第一個插頭好得多。100語音丟失連接器的規(guī)格值為0.5 dB，插頭的最大干擾損耗為0.35dB，平均0.18dB。反饋損耗大于40 dB，平均44.12 dB。這兩種類型的連接器統(tǒng)稱為FC（fo1）連接器。對于特定數(shù)據(jù)I，端面指示是端面磨削型還是滾珠磨削型（PC）。還有一個FC端口，F(xiàn)C 端口稱為PC 端口。由于連接器的光學(xué)特性隨端面的不同而不同，用戶需要知道在選擇時其他組件將插入哪些連接器中?！?”的前面表示光纖連接器的類型（FC、SC、St、LC 等），后面表示燈sc（Fo4）光纖連接，結(jié)構(gòu)尺寸與FC 型相同，端面為PC 型或APC 型銑削加工的緊固方法是非旋轉(zhuǎn)插頭和銷。本實用新型具有價格低廉、插頭操作方便、干擾損失變化小、抗壓強(qiáng)度高、安裝密度高等優(yōu)點(diǎn)。對應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)，單個SC 連接器的平均干擾損耗為0.06 dB。

光纖連接DIN 47256，德國制造的連接器。Din是德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量。連接器采用螺栓和聯(lián)軸器，結(jié)構(gòu)尺寸與FC 型相同。端面加工采用PC 機(jī)與FC 插頭相比，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)具有調(diào)壓彈簧，不會因插入壓力過大而損壞端面，插頭的機(jī)械精度高，因此干涉損失值小。相應(yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，干擾損耗的標(biāo)稱值為0.55 dB，最大測量值為0.14 dB，平均值為0.088 dB。

雙錐接頭，此類光纖連接器的代表產(chǎn)品由美國貝爾研究所開發(fā)。本實用新型由內(nèi)切塑料雙錐套一端、一個塞子和兩個精密錐形塞子組成。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，最大語音損失為0.7 dB，平均值為0.28dB。

2.4 光纖連接器的具體運(yùn)用

連接器分為不同的形狀和結(jié)構(gòu)類型，如果應(yīng)用程序?qū)ο?、?yīng)用程序函數(shù)和應(yīng)用程序環(huán)境之間存在差異，則連接器的形狀會相應(yīng)增加。連接器可分為兩種類型：電氣連接器和光纖連接器。電連接器不僅必須滿足基本性能條件，還必須確保電連接器之間的良好接觸。此時，電氣連接的功能是通過切斷電流通路來實現(xiàn)基本功能。目前，對于電連接器的分類沒有明確的規(guī)定。因此，研究電連接器的分類就顯得尤為重要。不同的制造商使用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。因此，在多品種堵頭的表面選擇合適的堵頭是非常重要的。

多線連接器可分為三種類型：Dix 插頭、DB 插頭和DIN 插頭。如果Dix 接頭執(zhí)行連接功能，則需要一個推動皮帶的裝置。與DB-15形狀相同。區(qū)別在于DB-15有一個固定連接，使用螺釘連接粗以太網(wǎng)電纜。電子連接的標(biāo)準(zhǔn)接口必須通過DB 連接器實現(xiàn)。在終端的內(nèi)部設(shè)計中，終端的電阻必須與同軸電纜的特性相對應(yīng)。射頻同軸電纜連接器比螺旋連接器更可靠，連接更方便、簡單。這是最古老的射頻連接。直線連接器的推送結(jié)構(gòu)小，連接牢固。因此，在選擇連接器時，應(yīng)考慮應(yīng)用環(huán)境、連接類型、安全性、電氣參數(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

原光纖連接器的FC 連接器是通信行業(yè)廣泛使用的光纖連接器之一。帶有金屬套筒的FC 插頭可以加強(qiáng)外部結(jié)構(gòu)，并用旋轉(zhuǎn)皮帶固定。第一個FC 插頭采用反射、回流大的陶瓷插針結(jié)構(gòu)設(shè)計，改進(jìn)插針插入方式，改善了插針桿端插入的情況。其他類型的通用光纖連接器為SC 型，使用和管理靈活，易于隨時安裝和連接。同時具有波動損失小、抗壓強(qiáng)度大、安裝密度高、耐高溫、防銹等優(yōu)點(diǎn)。其使用壽命可達(dá)到15a，但也存在難以維修的缺點(diǎn)。

在通信系統(tǒng)中，新型光纖連接器的使用頻率高于新型光纖連接器。制造商改進(jìn)單模光纖，降低帶寬和數(shù)據(jù)傳輸容量，減少彎曲半徑，改善彎曲光，找到安裝路徑，縮短安裝時間，提供光纖，降低通信成本和傳輸風(fēng)險，改善網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大傳輸空間，消除多個問題，這都是由輸電能力造成的，節(jié)省了成本。在通信系統(tǒng)中，無論采用何種通信系統(tǒng)，都無法無縫連接網(wǎng)絡(luò)并改變連接器的功能。系統(tǒng)獨(dú)立于系統(tǒng)連接，以滿足其他要求。換句話說，插頭的主要用途如下。當(dāng)您將單個設(shè)備與集成電路II 連接時，將創(chuàng)建一個遵循標(biāo)準(zhǔn)化模式的連接器，并形成網(wǎng)絡(luò)功能III。在連接器設(shè)計過程中，請確保連接器更耐用，信號連接和接地按一定順序進(jìn)行。

3 結(jié)束語

隨著光纖通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，高速局域網(wǎng)和用戶局域網(wǎng)都取得了長足的進(jìn)步。為了促進(jìn)光纖連接器的發(fā)展，對光纖連接器的維護(hù)、切換和編程提出了越來越高的要求。生產(chǎn)材料。陶瓷材料和石英玻璃材料具有良好的熱兼容性和穩(wěn)定的物理化學(xué)性能。由于其高機(jī)械精度和良好的機(jī)械耐久性，正變得越來越有吸引力。短期內(nèi)，將繼續(xù)檢查精密陶瓷管和離合器套筒。目前，氧化鋁和不穩(wěn)定鋯（PSZ）是最常用的陶瓷材料，具有高硬度、高彎曲強(qiáng)度和高接觸強(qiáng)度。