fib 010020030.040.05006 (·M 图1.10纤芯直径和数值孔径不同的损耗 上述各种因素不仅影响插入损耗,也同时影响着连接器件的重 复性和互换性。因而上述各种因素的改善,也会有效地提高重复性和 互换性指标。 1.1.4改进回波损耗的方法 在高速系统CATV和光纤放大等领域,为了减小回波信号对 光源的影响要求回波损耗达到40dB、50dB甚至6dB以上。将光纤 端面加工成球面或斜球面是满足这一要求有效途径。 1.球面接触 将装有光纤的插针体端面加工成球面,球面曲率半径一般为 25mm~60mm。当两个插针体接触时,其回波损耗可以达到50dB以 由于球面接触使纤芯之间的间隙接近于0,达到“物理接触”。根 据公式1.16、1.17和1.18,端面间隙和多次反射所引起的插入损耗 将得以消除,从而使后向反射光大为减少。图1.11为球面接触示意 2.斜球面接触 先将插针体端面加工成8左右的倾角,再按球面加工的方法抛
fiby 磨成斜球面。在连接时,严格按照 预定的方位使插针体对准 插针体 这种方案除了实现光纤端面 的物理接触之外,还可以将微弱 的后向反射光加以旁路,使其难 以进入原来的纤芯 图1.11球面接触 斜球面接触可以使回波损耗 插针体光纤达到60dB以上,特别好的情况 可以达到70dB以上。图1.12为 斜球面接触示意图。 除上述两种方案之外,还有 其它方法也可以提高回波损耗 图1.12斜球面接触 如将端面加工成特殊形状,将端 面镀上增透膜等等。当然,这些方法还需要进一步的探索和研究。 1.1.5光纤(缆)活动连接器的基本结构 连接器基本上是采用某种机械和光学结构,使两根光纤的纤芯 对准,保证90%以上的光能够通过。目前有代表性并且正在使用的 有以下几种 1.套管结构 这种连接器由插针和套筒组成插针为一精密套管,光纤固定在 插针里面。套筒也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。当光纤纤芯对外圆柱面 的同轴度、插针的外圆柱面和端面以及套筒的内孔加工得非常精密 时,两根插针在套筒中对接,就实现了两根光纤的对准。 由于这种结构设计合理,加工技术能够达到要求的精度,因而得 到了广泛应用。FC、SC、ST、D4……等型号的连接器均采用这种结 构。图1.13为这种结构的示意图
fib 图1.13套管结构 2.双锥结构 这种连接器的特点是利用锥面定位。插针的外端面加工成圆锥 面,基座的内孔也加工成双圆锥面两个插针插入基座的内孔实现纤 芯的对接插针和基座的加工精度极高,锥面与锥面的结合既要保证 纤芯的对中,还要保证光纤端面间的间距恰好符合要求。它的插针和 基座采用聚合物模压成型,精度和一致性都很好 这种结构,由AT&T创立和采用。图1.14为这种结构的示意 图 双维套筒 锥体插针 图1.14双锥结构 3.V形槽结构 它的对中原理是将两个插针放入V形槽基座中,再用盖板将插 针压紧,使纤芯对准。这种结构可以达到较高的精度。其缺点是结构 复杂,零件数量偏多。除荷兰菲利浦之外,其它国家不釆用它。该结 构见图1.15。 4.球面定心结构
fib V形 V形槽结构 这种结构由两部分组成,一部分是装有精密钢球的基座,另一部 分是装有圆锥面(相当于车灯的反光镜)的插针。钢球开有一个通孔 通孔的内径比插针的外径大 带圆锥面的插针 当两根插针插入基座时,球面 与锥面接合将纤芯对准,并保 证纤芯之间的间距控制在要求 的范围内。这种设计思想是巧区 妙的,但零件形状复杂,加工调 整难度大。目前只有法国采用 这种结构。该结构见图1.16。 图1.16球面定心结构 5透镜耦合结构 透镜耦合又称远场耦合,它分为球透镜耦合和自聚焦透镜耦合 两种。其结构分别见图1.17和图1.18。 图1.17球透镜耦合 这种结构经过透镜来实现光纤的对中。用透镜将一根光纤的出 射光变成平行光,再由另一透镜将平行光聚焦并导入另一光纤中去
fib 聚焦透镜 图1.18自聚焦透镜耦合 其优点是降低了对机械加工的精度要求使耦合更容易实现缺点是 结构复杂体积大调整元件多、接续损耗大。在光通信中,尤其是在 干线中很少采用这类连接器。但在某些特殊的场合,如在野战通信中 这种结构仍有应用。因为野战通讯距离较短,环境尘土较大,可以容 许损耗大一些,但要求快速接通透镜能将光斑变大,接通更容易,正 好满足了这种需要。 透镜在各种耦合中的作用更不能忽视,它是光纤与其它无源器 件和光电器件进行耦合的桥梁 以上五种对中结构,各有优缺点。但从结构设计的合理性、批量 加工的可行性及实用效果来看,精密套管结构占有明显的优势,目前 采用得最为广泛,是连接器发展的主流我国多采用这种结构制成连 接器。 下面主要针对套管结构来进行分析 1.2光纤活动连接器的核心部件 套管结构的核心部件是插针和套筒。 1.2.1插针 插针是一个带有微孔的精密圆柱体。插针的结构如图1.19所 插针的主要尺寸为 外径:2.499±0.0005mm