光无源器件.doc

1、光无源器件百科名片光无源器件光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。具有高回波损耗、低插入损耗、高可靠性、稳定性、机械耐磨性和抗腐蚀性、易于操作等特点，广泛应用于长距离通信、区域网络及光纤到户、视频传输、光纤感测等等。目录光无源器件的品种光无源器件的测试方法光无源器件的测试结论 光源选择功率计选择偏振控制器选择测试系统的选择本文结论原理及应用简介光纤活动连接器 连接器插头跳线转换器变换器光纤活动连接器的表征指标 插入损耗回波损耗重复性互换性活动连接器的使用光分路器 光分路器的分光原理光分路器的常用技术指标分光比隔离度o 光衰减器o 光隔离器o 光开关o 波

2、分复用器o 光接头盒、光配线箱、光终端盒展开编 辑 本 段 光 无 源 器 件 的 品 种 FC、 SC、 ST、 LC 等 多 种 类 型 适 配 器 、 衰 减 器 有 PC、 UPC、 APC三 种 连 接 插 头 形 式 （ 现 UPC、 PC 基 本 说 的 是 同 一 种 ， 只 是 技 术 数 值 有 小 差 别 ） FC、 SC、 ST、 LC 等 各 种 型 号 和 规 格 的 尾 纤 （ 包 括 带 状 和 束 状 ） 和 跳 线 ， 芯 数 从 单芯 到 12芯 不 等 。 编 辑 本 段 光 无 源 器 件 的 测 试 方 法光 无 源 器 件 测 试 是 光 无 源

3、器 件 生 产 工 艺 的 重 要 组 成 部 分 ， 无 论 是 测 试 设 备 的 选 型 还是 测 试 平 台 的 搭 建 其 实 都 反 映 了 器 件 厂 商 的 测 试 理 念 ， 或 者 说 是 器 件 厂 商 对 精 密 仪 器 以及 精 密 测 试 的 认 识 。 不 同 测 试 设 备 、 不 同 测 试 系 统 搭 建 方 法 都 会 对 测 试 的 精 度 、 可 靠 性和 可 操 作 性 产 生 影 响 。 本 文 简 要 介 绍 光 无 源 器 件 的 测 试 ， 并 讨 论 不 同 测 试 系 统 对 精 确 性 、可 靠 性 和 重 复 性 的 影 响 。 在

4、图 一 所 示 的 测 试 系 统 中 ， 测 试 光 首 先 通 过 偏 振 控 制器 ， 然 后 经 过 回 波 损 耗 仪 ， 回 波 损 耗 仪 的 输 出 端 相 当 于 测 试 的 光 输 出 口 。 这 里 需 要 强 调一 点 ， 由 于 偏 振 控 制 器 有 1 2dB 插 入 损 耗 ， 回 波 损 耗 仪 约 有 5dB 插 入 损 耗 ， 所 以 此时 输 出 光 与 直 接 光 源 输 出 光 相 比 要 小 6 7dB。 可 以 用 两 根 单 端 跳 线 分 别 接 在 回 损 仪和 功 率 计 上 ， 采 用 熔 接 方 式 做 测 试 参 考 ， 同 样 可

5、 采 用 熔 接 方 法 将 被 测 器 件 接 入 光 路 以 测试 器 件 的 插 损 、 偏 振 相 关 损 耗 (PDL)和 回 波 损 耗 (ORL)。 该 方 法 是 很 多 器 件 生 产厂 商 常 用 的 ， 优 点 是 非 常 方 便 ， 如 果 功 率 计 端 采 用 裸 光 纤 适 配 器 ， 则 只 需 5次 切 纤 、2次 熔 纤 (回 损 采 用 比 较 法 测 试 *)便 可 完 成 插 损 、 回 损 及 偏 振 相 关 损 耗 的 测 试 。 但 是 这种 测 试 方 法 却 有 严 重 的 缺 点 ： 由 于 偏 振 控 制 器 采 用 随 机 扫 描 Po

6、incare 球 面 方 法 测 试偏 振 相 关 损 耗 ， 无 需 做 测 试 参 考 ， 所 以 系 统 测 得 的 PDL 实 际 上 是 偏 振 控 制 器 输 出 端到 光 功 率 计 输 入 端 之 间 链 路 上 的 综 合 PDL 值 。 由 于 回 损 仪 中 的 耦 合 器 等 无 源 器 件 以 及回 损 仪 APC 的 光 口 自 身 都 有 不 小 的 PDL， 仅 APC 光 口 PDL 值 就 有 约 0.007dB， 且PDL 相 加 并 不 成 立 ， 所 以 PDL 测 试 值 系 统 误 差 较 大 ， 测 试 的 重 复 性 和 可 靠 性 都 不 理

7、 想 ，所 以 这 种 方 法 不 是 值 得 推 荐 的 方 法 。 改 进 测 试 方 法 见 图 2所 示 。 在 图 2测 试 系 统中 ， 由 于 测 试 光 先 通 过 回 损 仪 再 通 过 偏 振 控 制 器 ， 所 以 光 源 输 出 端 与 偏 振 控 制 器 输 入 端之 间 的 光 偏 振 状 态 不 会 发 生 大 的 变 化 ， 也 就 是 说 系 统 可 测 得 较 准 确 的 DUT PDL 值 。然 而 问 题 还 没 有 解 决 ， PDL 是 可 以 了 ， 但 回 波 损 耗 测 试 却 受 到 影 响 。 我 们 知 道 ， 测 试DUT 回 波 损

8、耗 需 要 先 测 出 测 试 系 统 本 身 的 回 光 功 率 ， 然 后 测 出 系 统 与 DUT 共 同 的 回光 功 率 ， 相 减 得 出 DUT 回 光 功 率 。 从 数 学 上 容 易 理 解 ， 系 统 回 光 功 率 相 对 越 小 ，DUT 回 损 值 的 精 确 度 、 可 靠 性 以 及 动 态 范 围 就 会 越 好 ， 反 之 则 越 差 。 在 第 二 种 系 统 中 ，系 统 回 光 功 率 包 含 了 偏 振 控 制 器 回 光 功 率 ， 所 以 比 较 大 ， 进 而 限 制 了 DUT 回 损 测 试的 可 靠 性 和 动 态 范 围 。 但 一

9、般 而 言 ， 只 要 不 是 测 试 -60dB 以 外 的 回 损 值 ， 这 种 配 置 的问 题 还 不 大 ， 因 此 它 在 回 损 要 求 不 高 的 场 合 是 一 种 还 算 过 得 去 的 测 试 方 法 。 除 了 上 述 两种 测 试 方 案 以 外 ， 还 有 一 种 基 于 Mueller 矩 阵 法 的 测 试 系 统 (图 3)。 这 种 测 试 系统 采 用 基 于 掺 铒 光 纤 环 的 可 调 谐 激 光 器 (EDF TLS)而 并 非 普 通 外 腔 式 激 光 器 ， 这 点 很重 要 ， 后 文 还 有 论 述 ， 此 外 它 还 加 上 Muel

10、ler 矩 阵 分 析 法 专 用 的 偏 振 控 制 器 、 回 损 仪和 光 功 率 计 。 由 于 采 用 Mueller 矩 阵 法 测 试 PDL 时 要 求 测 试 光 有 稳 定 的 偏 振 状 态 ， 所以 可 调 谐 光 源 与 偏 振 控 制 器 之 间 以 及 偏 振 控 制 器 与 回 损 仪 之 间 要 用 硬 跳 线 连 接 ， 这 样 可以 排 除 光 纤 摆 动 对 测 试 的 影 响 。 用 Mueller 矩 阵 法 测 试 PDL 需 要 做 参 考 ， 所 以 在 一定 程 度 上 可 以 排 除 测 试 链 路 对 PDL 测 试 的 影 响 ， 因

11、此 这 个 系 统 可 以 得 到 较 高 的 PDL测 试 精 度 以 及 回 损 与 插 损 精 度 ， 测 试 的 可 靠 性 和 可 操 作 性 都 很 好 。 在 该 系 统 中 每 个 测 试单 元 不 是 独 立 地 工 作 ， 它 们 必 须 整 合 为 一 体 ， 可 调 谐 光 源 不 停 扫 描 ， 功 率 计 不 停 采 集 数据 ， 测 试 主 机 分 析 采 集 所 得 数 据 ， 最 后 得 出 IL、 PDL 和 ORL 随 波 长 变 化 的 曲 线 。 这种 方 法 目 前 主 要 用 在 像 DWDM 器 件 等 多 通 道 器 件 测 试 上 ， 是 目

12、 前 非 常 先 进 的 测 试 方法 。 上 述 三 种 测 试 方 法 中 ， 笔 者 认 为 除 了 最 后 一 种 方 法 是 测 试 DWDM 多 通 道器 件 实 现 快 速 测 试 的 最 佳 方 案 以 外 ， 其 它 两 种 方 法 都 不 足 取 ， 原 因 是 它 们 都 一 味 强 调 方便 ， 而 忽 略 了 精 密 测 试 的 精 确 、 可 靠 性 及 重 复 性 的 要 求 。 这 也 是 为 什 么 很 多 器 件 厂 家 测试 同 样 的 产 品 ， 今 天 测 和 明 天 测 结 果 会 大 相 径 庭 的 原 因 。 解 决 办 法 参 见 图 4的 耦

13、 合 器测 试 装 配 方 式 。 利 用 图 4的 配 置 可 以 一 次 得 出 器 件 的 回 损 和 方 向 性 参 数 ， 以 及 器件 PDL 和 平 均 IL。 由 于 测 试 激 光 光 源 为 偏 振 光 源 ， 这 样 对 于 器 件 插 损 测 试 就 有 一 个PDL 值 大 小 系 统 测 试 的 不 确 定 性 ， 如 果 器 件 本 身 PDL 较 大 会 比 较 成 问 题 ， 所 以 采 用去 偏 振 器 进 行 平 均 损 耗 测 试 。 这 种 测 试 方 法 的 优 点 是 测 试 稳 定 准 确 ， 基 本 排 除了 理 论 或 系 统 误 差 ， 甚

14、 至 抑 制 了 随 机 误 差 ， 如 插 损 采 用 无 源 去 偏 振 器 测 试 ， 缺 点 是 需 要搭 建 三 个 工 位 。 EXFO 公 司 资 深 专 家 、 国 际 电 联 PMD 组 主 席 Andre Girard 有 一 句 口头 禅 ， 叫 做 Nothing perfect！ 器 件 测 试 也 是 这 样 ， 是 想 要 测 试 方 便 ， 但 测 试 可 靠 性 、重 复 性 下 降 ， 还 是 想 要 测 试 可 靠 性 与 精 度 较 高 ， 但 测 试 相 对 麻 烦 呢 ？ 一 切 都 在 个 人 取 舍之 间 。 上 面 是 从 测 试 工 位 的

15、搭 建 即 测 试 工 位 的 拓 扑 关 系 来 讨 论 器 件 最 佳 测 试 ， 其 实 测 试工 艺 中 测 试 设 备 的 选 型 占 有 更 重 要 的 位 置 。 编 辑 本 段 光 无 源 器 件 的 测 试 结 论下 面 分 别 论 述 测 试 光 源 、 功 率 计 、 偏 振 控 制 器 以 及 测 试 系 统 对 测 试 精 确 性 、 可 靠 性和 重 复 性 的 影 响 。 光 源 选 择测 试 光 源 是 测 试 系 统 的 激 励 源 ， 由 于 用 于 测 试 而 非 用 于 传 输 ， 一 般 来 说 不 需 要 功 率太 高 ， 激 光 光 源 0dBm，

16、 宽 谱 源 -10dBm/nm 足 以 满 足 测 试 要 求 。 同 样 因 为 是 用 于 测 试 ，光 源 的 功 率 稳 定 度 相 当 重 要 ， 除 此 之 外 还 有 一 个 相 干 长 度 的 问 题 。 其 实 任 何 激 光 光 源 都有 相 干 长 度 的 问 题 ， 一 般 FP 或 DFB 激 光 光 源 的 相 干 长 度 为 1， 000米 或 更 长 ， 人 为使 激 光 器 的 线 宽 变 宽 后 也 有 10米 左 右 ， 这 就 是 说 ， 只 要 测 试 系 统 的 光 路 短 于 这 个 长 度 ，就 会 有 干 涉 ， 测 试 就 会 测 不 准

17、或 者 可 靠 性 降 低 。 有 一 种 基 于 掺 铒 光 纤 环 的 可 调 谐 激 光 器很 好 地 解 决 了 这 一 问 题 ， 该 激 光 器 相 干 长 度 只 有 15厘 米 ， 而 器 件 测 试 长 度 一 般 1 3米 ， 所 以 一 定 不 会 有 相 干 的 影 响 ， 从 而 使 测 试 值 的 稳 定 度 、 重 复 性 和 可 靠 性 都 非 常 高 ，是 一 种 非 常 适 合 于 器 件 测 试 的 光 源 。 除 了 相 干 长 度 ， 激 光 光 源 信 噪 比 是 另 一 个关 键 参 数 ， 激 光 光 源 的 信 号 与 源 自 发 辐 射 噪

18、声 的 比 值 (S/SSE)是 限 制 测 试 动 态 范 围 的关 键 因 素 。 如 果 S/SSE 只 有 60dB， 那 么 当 测 试 65dB 的 滤 光 片 时 由 于 滤 光 片 不 能 滤去 自 发 辐 射 噪 声 ， 所 以 测 试 只 能 显 示 60dB， 导 致 测 试 失 败 。 一 般 而 言 ， 可 调 谐 激 光 光源 的 S/SSE 有 75dB， 所 以 在 要 求 测 试 大 动 态 范 围 器 件 时 应 注 意 光 源 的 S/SSE 值 。 对 于 宽 谱 源 或 ASE 光 源 而 言 ， 波 谱 稳 定 度 是 一 个 关 键 参 数 ， 波

19、 谱 稳 定 度 是 比 积 分 功 率稳 定 度 更 严 格 、 更 有 意 义 的 参 数 ， 它 表 征 宽 谱 源 在 一 段 时 间 内 波 谱 峰 峰 值 变 化 的 最 大 值 。由 于 宽 谱 源 一 般 配 合 光 谱 仪 或 波 长 计 之 类 波 长 选 择 设 备 使 用 ， 所 以 积 分 功 率 稳 定 度 对 于测 试 没 有 太 大 意 义 。 功 率 计 选 择功 率 计 探 测 器 的 材 料 大 致 决 定 了 功 率 计 的 整 体 性 能 ， 一 般 有 Ge、 Si、 InGaAs等 材 料 的 探 测 器 ， 除 此 之 外 还 有 一 种 低 偏

20、 振 反 映 度 (PDR)探 测 器 ， 这 种 探 测 器 是 在InGaAs 探 测 器 的 基 础 上 添 加 一 些 材 料 使 得 其 对 PDL 非 常 不 敏 感 ， 所 以 很 适 合 用 于PDL 的 测 试 。 除 了 材 料 之 外 ， 探 测 器 面 积 是 决 定 其 用 途 的 重 要 参 数 ， 探 测 器 面 积越 大 ， 其 受 光 能 力 就 越 强 ， 但 灵 敏 度 则 会 降 低 ， 反 之 亦 然 。 所 以 一 般 用 于 校 准 的 光 功 率计 探 测 器 面 积 都 大 于 3mm2， 用 于 探 测 很 小 的 光 功 率 如 -100d

21、Bm 光 能 量 探 测 器 面 积 一般 为 1mm2。 一 般 来 说 如 果 光 功 率 计 采 用 裸 光 纤 适 配 器 ， 则 要 求 光 功 率 计 探 测 器 面 积 大于 3mm2， 否 则 光 纤 出 射 光 很 难 充 分 耦 合 到 探 测 器 上 ， 使 测 试 重 复 性 和 可 靠 性 大 大 降 低 。其 实 即 使 采 用 大 面 积 探 测 器 ， 裸 光 纤 适 配 器 中 的 光 纤 也 极 有 可 能 触 及 探 测 器 ， 导 致 探 测器 老 化 ， 使 测 试 精 度 降 低 ， 所 以 一 般 建 议 采 用 熔 接 的 方 法 ， 这 样 虽

22、 然 增 加 了 一 次 熔 纤 ，但 是 确 保 了 测 试 的 长 期 稳 定 性 和 可 靠 性 。 除 了 以 上 传 统 的 探 测 器 类 型 ， 还 有 一种 宽 口 径 积 分 球 探 测 器 技 术 。 这 种 探 测 器 的 探 测 器 面 积 相 当 于 7mm2， 由 于 采 用 积 分球 技 术 ， 所 以 它 没 有 传 统 大 口 径 探 测 器 的 表 面 不 均 匀 性 、 光 纤 对 准 和 光 纤 头 容 易 触 及 探测 器 表 面 的 问 题 ， 测 试 重 复 性 也 是 传 统 探 测 器 所 无 法 相 比 的 。 偏 振 控 制 器 选 择对

23、随 机 扫 描 Poincare 球 偏 振 控 制 器 (PC)而 言 ， 扫 描 周 期 、 覆 盖 Poincare 球 面积 、 偏 振 光 经 过 PC 情 况 以 及 由 于 PC 导 致 的 光 功 率 波 动 值 等 都 是 一 些 关 键 参 数 。 这些 参 数 的 意 思 很 容 易 理 解 ， 这 里 只 想 着 重 论 述 由 于 PC 导 致 的 光 功 率 波 动 对 测 试 的 影响 。 我 们 知 道 PDL 的 测 试 其 实 就 是 探 测 当 传 输 光 偏 振 态 (SOP)发 生 变 化 时 ， 通 过 被测 器 件 的 光 功 率 变 化 的 最

24、大 值 ， 所 以 如 果 由 于 其 它 原 因 导 致 光 功 率 发 生 变 化 ， 测 试 系 统就 会 误 以 为 这 也 是 PDL， 导 致 PDL 测 试 过 大 。 所 以 对 于 PC 而 言 ， 光 功 率 波 动 值 将直 接 影 响 测 试 的 准 确 度 。 测 试 系 统 的 选 择所 谓 测 试 系 统 主 要 是 指 两 个 以 上 测 试 表 或 模 块 联 合 工 作 ， 形 成 组 合 之 后 新 的 操 作 界面 ， 并 完 成 自 动 测 试 的 测 试 设 备 。 传 统 系 统 搭 建 是 通 过 一 台 计 算 机 ， 用 GPIB 口 控制

25、几 台 光 测 试 仪 表 进 行 ， 这 里 着 重 介 绍 通 过 模 块 组 装 系 统 的 方 法 。 其 主 要 思 路 是 ， 测 试主 机 本 身 就 是 一 台 标 准 电 脑 ， 测 试 主 机 带 有 5个 插 槽 ， 可 以 插 入 测 试 模 块 ， 组 成 简 单的 系 统 ， 对 于 大 的 测 试 系 统 还 可 添 加 扩 展 机 ， 主 机 与 扩 展 机 之 间 通 过 数 据 线 连 接 。 这 样扩 展 机 上 的 槽 位 与 主 机 上 的 槽 位 没 有 任 何 区 别 ， 插 在 扩 展 机 上 的 模 块 与 插 在 主 机 上 的 模块 在 数

26、 据 传 输 速 率 上 也 没 有 任 何 区 别 ， 所 以 这 种 组 建 测 试 系 统 的 方 法 使 得 系 统 数 据 传 输速 度 非 常 快 ， 操 作 也 很 方 便 。 扩 展 机 上 还 可 级 联 扩 展 机 ， 以 组 成 更 大 的 系 统 ， 所 以 扩 容性 非 常 好 ， 例 如 EXFO 的 IQS-120 04B DWDM 测 试 系 统 将 可 调 谐 光 源 、 快 速 光 功 率计 、 Muller 矩 阵 法 偏 振 控 制 器 和 波 长 校 准 单 元 有 机 地 结 合 起 来 ， 测 试 波 长 精 度 达5pm， 只 需 点 击 鼠 标

27、 就 可 测 得 IL、 ORL 和 PDL 随 波 长 的 变 化 曲 线 ， 并 得 出 串 扰 矩 阵 ，这 也 恰 恰 展 示 了 利 用 主 机 +扩 展 机 进 行 系 统 搭 建 的 优 势 。 本 文 结 论本 文 从 测 试 工 位 的 拓 扑 结 构 以 及 测 试 设 备 选 择 两 个 角 度 论 述 了 测 试 工 艺 的 可 靠 性 、精 度 与 重 复 性 。 其 实 光 器 件 的 生 产 工 艺 是 很 复 杂 的 学 问 ， 不 是 简 单 几 句 话 就 可 说 清 楚 ，不 同 的 产 品 工 艺 均 有 所 不 同 ， 值 得 深 入 研 究 ， 这

28、样 才 不 至 于 出 了 问 题 还 不 清 楚 出 了 什 么问 题 而 手 忙 脚 乱 。 *所 谓 比 较 法 测 试 回 损 是 指 采 用 标 准 回 损 跳 线 (一 般 为 回 损 值14.7dB 并 经 过 国 际 相 关 组 织 认 证 的 标 准 跳 线 )对 系 统 进 行 校 准 ， 被 测 器 件 的 回 光 与 之比 较 得 出 回 损 值 。 这 种 测 试 回 损 的 方 法 较 传 统 法 更 为 方 便 ， 测 试 值 精 度 更 高 ， 且 受 光 源 、光 功 率 计 等 的 不 稳 定 影 响 较 小 。 编 辑 本 段 原 理 及 应 用 简 介光

29、 无 源 器 件 是 光 纤 通 信 设 备 的 重 要 组 成 部 分 。 它 是 一 种 光 学 元 器 件 ， 其 工 艺 原 理 遵守 光 学 的 基 本 规 律 及 光 线 理 论 和 电 磁 波 理 论 、 各 项 技 术 指 标 、 多 种 计 算 公 式 和 各 种 测 试方 法 ， 与 纤 维 光 学 、 集 成 光 学 息 息 相 关 ； 因 此 它 与 电 无 源 器 件 有 本 质 的 区 别 。 在 光 纤 有线 电 视 中 ， 其 起 着 连 接 、 分 配 、 隔 离 、 滤 波 等 作 用 。 实 际 上 光 无 源 器 件 有 很 多 种 ， 限 于篇 幅 ，

30、 此 处 仅 讲 述 常 用 的 几 种 光 分 路 器 、 光 衰 减 器 、 光 隔 离 器 、 连 接 器 、 跳 线 、 光开 关 。 编 辑 本 段 光 纤 活 动 连 接 器光 纤 活 动 连 接 器 ， 俗 称 活 接 头 ， 国 际 电 信 联 盟 （ ITU） 建 议 将 其 定 义 为 “用 以 稳定 地 ， 但 并 不 是 永 久 地 连 接 两 根 或 多 根 光 纤 的 无 源 组 件 ”（ CCITT 第 VI 研 究 组 1992年 3月 于 日 内 瓦 通 过 ） 。 是 用 于 光 纤 与 光 纤 之 间 进 行 可 拆 卸 （ 活 动 ） 连 接 的 器 件

31、 .它 是把 光 纤 的 两 个 端 面 精 密 对 接 起 来 ， 以 使 发 射 光 纤 输 出 的 光 能 量 能 最 大 限 度 地 耦 合 到 接 收光 纤 中 去 ， 并 使 由 于 其 介 入 光 链 路 而 对 系 统 造 成 的 影 响 减 到 最 小 。 光 纤 活 动 连 接 器 是 实现 光 纤 之 间 活 动 连 接 的 无 源 光 器 件 ， 它 还 有 将 光 纤 与 有 源 器 件 、 光 纤 与 其 它 无 源 器 件 、光 纤 与 系 统 和 仪 表 进 行 连 接 的 功 能 。 活 动 连 接 器 伴 随 着 光 通 信 的 发 展 而 发 展 ， 现

32、在 已 形成 门 类 齐 全 、 品 种 繁 多 的 系 统 产 品 ， 是 光 纤 应 用 领 域 中 不 可 缺 少 的 、 应 用 最 广 泛 的 基 础元 件 之 一 。 尽 管 光 纤 （ 缆 ） 活 动 连 接 器 在 结 构 上 千 差 万 别 ， 品 种 上 多 种 多 样 ， 但按 其 功 能 可 以 分 成 如 下 几 部 分 ： 连 接 器 插 头 、 光 纤 跳 线 、 转 换 器 、 变 换 器 等 。 这 些 部 件可 以 单 独 作 为 器 件 使 用 ， 也 可 以 合 在 一 起 成 为 组 件 使 用 。 实 际 上 ， 一 个 活 动 连 接 器 习 惯上

33、 是 指 两 个 连 接 器 插 头 加 一 个 转 换 器 。 连 接 器 插 头使 光 纤 在 转 换 器 或 变 换 器 中 完 成 插 拔 功 能 的 部 件 称 为 插 头 ， 连 接 器 插 头 由 插 针 体 和若 干 外 部 机 械 结 构 零 件 组 成 。 两 个 插 头 在 插 入 转 换 器 或 变 换 器 后 可 以 实 现 光 纤 （ 缆 ） 之间 的 对 接 ； 插 头 的 机 械 结 构 用 于 对 光 纤 进 行 有 效 的 保 护 。 插 针 是 一 个 带 有 微 孔 的 精 密 圆柱 体 ， 其 主 要 尺 寸 如 下 ： 外 径 2.4990.0005

34、mm 外 径 不 圆 度 0.0005mm 微 孔 直 径 1260.5m 微 孔 偏 心 量 1m 微 孔 深 度 4mm 或 10mm 插 针 外 圆 柱 体 光 洁 度 14 端 面 曲 率 半 径 20-60mm 插 针 的 材 料 有 不 锈 钢 、 全 陶 瓷 、 玻 璃 和 塑 料 几 种 。 现 在 市 场 上 用 得 最 多 的 是 陶 瓷 ， 陶 瓷材 料 具 有 极 好 的 温 度 稳 定 性 ， 耐 磨 性 和 抗 腐 蚀 能 力 ， 但 价 格 也 较 贵 。 塑 料 插 头 价 格 便 宜 ，但 不 耐 用 。 市 场 上 也 有 较 多 插 头 在 采 用 塑 料

35、 冒 充 陶 瓷 ， 工 程 人 员 在 购 买 时 请 注 意 识 别 。 插 针 和 光 纤 相 结 合 成 为 插 针 体 。 插 针 体 的 制 作 是 将 选 配 好 的 光 纤 插 入 微 孔 中 ， 用 胶 固 定后 ， 再 加 工 其 端 面 ， 插 头 端 面 的 曲 率 半 径 对 反 射 损 耗 影 响 很 大 ， 通 常 曲 率 半 径 越 小 ， 反射 损 耗 越 大 。 插 头 按 其 端 面 的 形 状 可 分 为 3类 ： PC 型 、 SPC 型 、 APC 型 。 PC 型 插头 端 面 曲 率 半 径 最 大 ， 近 乎 平 面 接 触 ， 反 射 损 耗

36、 最 低 ； SPC 型 插 头 端 面 的 曲 率 半 径为 20mm， 反 射 损 耗 可 达 45dB， 插 入 损 耗 可 以 做 到 小 于 0.2dB； 反 射 损 耗 最 高 的 是APC 型 ， 它 除 了 采 用 球 面 接 触 外 ， 还 把 端 面 加 工 成 斜 面 ， 以 使 反 射 光 反 射 出 光 纤 ， 避免 反 射 回 光 发 射 机 。 斜 面 的 倾 角 越 大 ， 反 射 损 耗 越 大 ， 但 插 入 损 耗 也 随 之 增 大 ， 一 般取 倾 角 为 8o9o， 此 时 插 入 损 耗 约 0.2dB， 反 射 损 耗 可 达 60DB， 在 C

37、ATV 系 统 中 所有 的 光 纤 插 头 端 面 均 为 APC 型 。 要 想 保 证 插 针 体 的 质 量 ， 光 纤 的 几 何 尺 寸 必 须 达 到 下列 要 求 ： 光 纤 外 径 比 微 孔 直 径 小 0.0005mm； 光 纤 纤 芯 的 不 同 轴 度 小 于 0.0005mm。因 此 ， 插 针 和 光 纤 以 及 两 者 的 选 配 对 连 接 器 插 头 的 质 量 影 响 极 大 ， 也 是 连 接 器 插 头 质 量好 坏 的 关 键 。 不 同 厂 家 的 产 品 工 艺 水 平 不 一 样 ， 因 而 差 别 就 很 大 ， 在 实 际 应 用 中 ，

38、本 人也 曾 多 次 碰 到 一 个 插 头 插 损 1dB 以 上 的 情 况 ， 而 正 常 值 一 般 小 于 0.3dB。 在 工 程 应 用中 ， 不 要 小 看 一 个 小 小 的 插 头 ， 质 量 低 劣 的 插 头 对 系 统 的 影 响 是 和 很 大 的 ； 在 选 购 时 一定 要 选 用 信 誉 高 、 知 名 厂 家 的 产 品 。 跳 线将 一 根 光 纤 的 两 头 都 装 上 插 头 ， 称 为 跳 线 。 连 接 器 插 头 是 跳 线 的 特 殊 情 况 ， 即 只 在光 纤 的 一 头 装 有 插 头 。 在 工 程 及 仪 表 应 用 中 ， 大 量

39、使 用 着 各 种 型 号 、 规 格 的 跳 线 ， 跳 线中 光 纤 两 头 的 插 头 可 以 是 同 一 型 号 ， 也 可 以 是 不 同 的 型 号 。 跳 线 可 以 是 单 芯 的 ， 也 可 以是 多 芯 的 。 跳 线 的 价 格 主 要 由 接 头 的 质 量 决 定 。 因 而 价 格 也 相 差 较 大 。 在 选 用 跳 线 时 ，本 着 质 优 价 廉 去 选 是 不 错 ， 但 一 定 不 要 买 质 次 价 低 的 产 品 。 转 换 器把 光 纤 接 头 连 接 在 一 起 ， 从 而 使 光 纤 接 通 的 器 件 称 为 转 换 器 ， 转 换 器 俗

40、称 法 兰 盘 。在 CATV 系 统 中 用 得 最 多 的 是 FC 型 连 接 器 ； SC 型 连 接 器 因 使 用 方 便 、 价 格 低 廉 ，可 以 密 集 安 装 等 优 点 ， 应 用 前 景 也 不 错 ， 除 此 地 外 ， ST 型 连 接 器 也 有 一 定 数 量 的 应用 。 a FC 型 连 接 器 。 FC 型 连 接 器 是 一 种 用 螺 纹 连 接 ， 外 部 元 件 采 用 金 属 材料 制 作 的 圆 形 连 接 器 。 它 是 我 国 采 用 的 主 要 品 种 ， 在 有 线 电 视 光 网 络 系 统 中 大 量 应 用 ；其 有 较 强 的

41、 抗 拉 强 度 ， 能 适 应 各 种 工 程 的 要 求 。 b SC 型 连 接 器 。 SC 型 连 接器 外 壳 采 用 工 程 塑 料 制 作 ， 采 用 矩 形 结 构 ， 便 于 密 集 安 装 ； 不 用 螺 纹 连 接 ， 可 以 直 接 插拔 ， 操 作 空 间 小 。 实 用 于 高 密 集 安 装 ， 使 用 方 便 。 c ST 型 连 接 器 。 ST 型 连接 器 采 用 带 键 的 卡 口 式 锁 紧 结 构 ， 确 保 连 接 时 准 确 对 中 。 这 三 种 连 接 器 虽 然 外观 不 一 样 ， 但 核 心 元 件 套 筒 是 一 样 的 。 套 筒

42、 是 一 个 加 工 精 密 的 套 管 （ 有 开 口 和 不开 口 两 种 ） ， 两 个 插 针 在 套 筒 中 对 接 并 保 证 两 根 光 纤 的 对 准 。 其 原 理 是 ： 以 插 针 的 外 圆柱 面 为 基 准 面 ， 插 针 与 套 筒 之 间 为 紧 配 合 ； 当 光 纤 纤 芯 外 圆 柱 面 的 同 轴 度 、 插 针 的 外 圆柱 面 和 端 面 、 以 及 套 筒 的 内 孔 加 工 的 非 常 精 密 时 ， 两 根 插 针 在 套 筒 中 对 接 ， 就 实 现 了 两根 光 纤 的 对 准 。 下 面 详 细 讲 一 下 套 筒 。 套 筒 有 两 种

43、 结 构 ： 开 口 套 筒 与 不 开 口 套 筒 。a 开 口 套 筒 。 开 口 套 筒 在 连 接 器 中 使 用 最 普 遍 ， 其 主 要 尺 寸 为 ： 外 径 ：3.20.01mm， 内 径 2.50.02mm， 内 孔 光 洁 度 ： 14； 弹 性 形 变 ： 小 于0.0005mm， 插 针 插 入 或 拔 出 套 筒 的 力 ： 3.92-5.88N。 开 口 套 筒 采 用 高 弹 性 的 材 料 ，如 磷 青 铜 、 铍 青 铜 和 氧 化 锆 陶 瓷 制 作 ， 当 插 针 插 入 套 筒 之 后 ， 套 筒 对 插 针 的 夹 持 力 应 保持 恒 定 ， 这

44、三 种 材 料 制 作 的 套 筒 都 在 应 用 ， 但 以 铍 青 铜 和 氧 化 锆 陶 瓷 居 多 。 b 不开 口 套 筒 。 不 开 口 套 筒 在 连 接 器 中 应 用 较 少 ， 在 光 纤 与 有 源 器 件 的 连 接 中 应 用 较 多 ， 其外 型 尺 寸 与 开 口 套 筒 基 本 上 一 致 。 不 同 之 处 在 于 它 的 内 孔 直 径 为 2.5+0.0005mm，即 比 插 针 的 外 径 大 1m； 既 让 插 针 能 够 顺 利 插 入 ， 同 时 间 隙 也 不 能 太 大 ， 保 证 光 纤 与有 源 器 件 （ 如 激 光 管 、 探 测 器

45、） 连 接 时 ， 重 复 性 、 互 换 性 达 到 要 求 的 指 标 。 上述 三 种 型 号 的 转 换 器 ， 只 能 对 同 型 号 的 插 头 进 行 连 接 ， 对 不 同 型 号 插 头 的 连 接 ， 就 需 要下 面 三 种 转 换 器 。 即 ： FC/SC 型 转 换 器 用 于 FC 与 SC 型 插 头 互 连 ； FC/ST 型转 换 器 用 于 FC 与 ST 型 插 头 互 连 ， SC/ST 型 转 换 器 用 于 SC 与 ST 型 插 头互 连 。 市 场 上 的 法 兰 盘 价 格 高 低 之 间 相 关 数 倍 ， 其 实 讲 完 这 些 ， 读

46、者 也 应 该 明 白 原 因 在何 处 。 变 换 器将 某 一 种 型 号 的 插 头 变 换 成 另 一 型 号 插 头 的 器 件 叫 做 变 换 器 ， 该 器 件 由 两 部 分 组 成 ，其 中 一 半 为 某 一 型 号 的 转 换 器 ， 另 一 半 为 其 它 型 号 的 插 头 。 使 用 时 将 某 一 型 号 的 插 头 插入 同 型 号 的 转 换 器 中 ， 就 变 成 其 它 型 号 的 插 头 了 。 在 实 际 工 程 应 用 中 ， 往 往 会 遇 到 这 种情 况 ， 即 手 头 上 有 某 种 型 号 的 插 头 ， 而 仪 表 或 系 统 中 是 另

47、 一 型 号 的 转 换 器 ， 彼 此 配 不 上 ，不 能 工 作 。 如 果 备 有 这 种 型 号 的 变 换 器 ， 问 题 就 迎 刃 而 解 了 。 对 于 FC、 SC、 ST 三种 连 接 器 ， 要 做 到 能 完 全 互 换 ， 有 下 述 6种 变 换 器 。 SCFC， 将 SC 插 头 变 换 成 FC插 头 ； STFC 将 ST 插 头 变 换 成 FC 插 头 ； FCSC 将 FC 插 头 变 换 成 SC 插 头 ；FCST 将 FC 插 头 变 换 成 ST 插 头 ， SCST 将 SC 插 头 变 换 成 ST 插 头 ； STSC将 ST 插 头

48、变 换 成 SC 插 头 。 实 际 上 光 纤 的 活 动 连 接 除 了 采 用 上 述 的 活 动 连 接 器外 ， 如 果 是 紧 急 抢 修 断 光 缆 ， 而 手 头 又 没 有 熔 接 机 ， 通 常 采 用 一 种 机 械 连 接 头 （ 也 称 快速 接 线 子 ） 处 理 。 其 利 用 一 个 玻 璃 微 细 管 来 定 位 ， 用 一 套 机 械 装 置 来 紧 固 光 纤 ， 使 用 时先 切 开 光 纤 ， 对 端 面 进 行 清 洁 处 理 ， 光 纤 端 头 保 留 68mm， 然 后 将 光 纤 的 两 个 端 面在 玻 璃 微 细 管 的 中 央 对 准 后

49、 夹 紧 ， 拧 紧 两 端 的 螺 帽 即 可 实 现 光 纤 的 可 靠 连 接 。 这 种 机 械连 接 头 的 长 度 约 40mm， 直 径 不 超 过 5.7mm， 平 均 插 入 损 耗 小 于 0.4dB， 反 射 损 耗 大于 50dB， 抗 拉 强 度 大 于 1.25kg， 更 重 要 的 是 装 配 时 间 极 短 ， 确 实 是 一 种 快 速 抢 修 必 备工 具 。 编 辑 本 段 光 纤 活 动 连 接 器 的 表 征 指 标插 入 损 耗插 入 损 耗 定 义 为 光 纤 中 的 光 信 号 通 过 活 动 连 接 器 之 后 ， 其 输 出 光 功 率 相 对 输 入 光 功率 的 比 率 的 分 贝 比 。 其 表 达 式 为 IL=-10loy PI/PO（ dB） ， 其