光纖陶瓷插芯應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的探討

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】光纖陶瓷插芯，是光纖活動(dòng)連接器的核心部件，關(guān)系著活動(dòng)連接器的性能好壞。而光纖活動(dòng)連接器作為光通信網(wǎng)的接插節(jié)點(diǎn)，起著重要的作用。其性能的好壞，影響著網(wǎng)絡(luò)的耗能、信號(hào)的穩(wěn)定和誤碼率。隨著我國光纖到戶的進(jìn)一步推廣，連接器得到廣泛的應(yīng)用。因此，對(duì)連接器的要求也將提到一個(gè)新的層面。對(duì)實(shí)際應(yīng)用、隨機(jī)對(duì)接的要求也將越來越高。潮州三環(huán)集團(tuán)作為光纖陶瓷插芯行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，一直致力于光纖陶瓷插芯和光纖連接器的研究，并盡其所能，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量，公司技術(shù)廠長鄭鎮(zhèn)宏特依托訊石光通訊咨詢網(wǎng)媒體平臺(tái)，發(fā)表《光纖陶瓷插芯應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的探討》報(bào)告，從光纖陶瓷插芯的發(fā)展到應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了全方位的介紹，并對(duì)光纖活動(dòng)連接器現(xiàn)狀及光纖陶瓷插芯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行了深層次探討，呼吁陶瓷插芯標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，為光纖到戶的發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)。

光纖插芯的定義
        光纖插芯體（ferrule），在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1198-2002《光纖活動(dòng)連接器插針體技術(shù)要求》給出這樣的定義：光纖活動(dòng)連接器插頭中精密對(duì)中的圓柱體，中心有一微孔，用作固定光纖。它的主要作用和要求是：1、保證兩光纖的對(duì)接，單模要求軸向偏差小于1um，多模要要求軸向偏差小于4um；2、產(chǎn)品耐磨損，可多次重復(fù)插撥；3、端頭易加工，可研磨成球面、斜球面；4、產(chǎn)品抗老化，使用壽命30年以上；5、材料熱脹冷縮系數(shù)小，環(huán)境適應(yīng)性能強(qiáng)。

光纖插芯的分類和發(fā)展
        光纖插芯的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段，最早使用的連接器插芯是不銹鋼，但由于加工精度、耐磨性能、老化性能、環(huán)境適應(yīng)性能等原因，基本被淘汰。20世紀(jì)70年代插芯主要是氧化鋁，主要用于多模，由于顆粒約15um，不易研磨而被代替。同時(shí)光纖插芯發(fā)展還用過玻璃插芯，但由于加工精度差、材料脆等原因，最終不能在連接器領(lǐng)域應(yīng)用而轉(zhuǎn)向光纖準(zhǔn)直器領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)是熱匹配性能與光纖、透鏡等玻璃材料接近。插芯發(fā)展由于期望降低成本而開發(fā)過用過模塑，但指標(biāo)性能不能突破而停滯，還用過新材料鎳基，但成本高、性能差等原因使其最終沒發(fā)展。光纖插芯發(fā)展到現(xiàn)在ZrO2陶瓷插芯成為主流，近二十年被廣泛應(yīng)用。加工精度高、耐磨損、可加工性好、使用壽命長，能保證良好的插入損耗和回波損耗。

        陶瓷插芯分為幾個(gè)類別即FC型（Flat Contact） ，即端面為平面研磨。其插入損耗一般能小于0.5dB，回波插損大于35dB。 PC型（Physical Contact），即端面為球面研磨。其插入損耗一般能小于0.3dB，回波插損大于40dB。 UPC型（Ultra Physical Contact），即端面為球面研磨且3D（曲率半徑、頂點(diǎn)偏移、凹凸量）受控。其插入損耗小于0.2dB，回波插損大于50dB。 APC型（Angled-Physical Contact），即端面為斜球面研磨且3D （曲率半徑、頂點(diǎn)偏移、凹凸量）受控。插入損耗小于0.3dB，回波插損大于60dB。是一種高性能、未來將受廣泛應(yīng)用的光纖陶瓷插芯。

光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域 
        光纖陶瓷插芯的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一是光纖活動(dòng)連接器，光纖活動(dòng)連接器是實(shí)現(xiàn)光纖之間活動(dòng)連接的光無源器件，它具有光纖與光纖、光纖與有源器件、光纖與其它無源器件以及光纖與儀表之間活動(dòng)連接的功能。光纖活動(dòng)連接器是光纖通信系統(tǒng)中最基本的光無源器件，也是用量最大的光無源器件，光纖活動(dòng)連接器被應(yīng)用到電信移動(dòng)基站，分路器，路邊樓道交接箱等地方。而光纖活動(dòng)連接器的最核心部件就是光纖陶瓷插芯，其決定了連接器的插入損耗、回波損耗、重復(fù)性、互換性。

        光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域之二是半導(dǎo)體激光器。隨著光纖通信的發(fā)展，半導(dǎo)體光電子器件在光纖通信得到廣泛應(yīng)用且取得突出的進(jìn)展。但半導(dǎo)體激光器LD（或PD）的模塊化以及LD/PD與光纖的對(duì)接顯得非常重要。目前最好的解決方案就是利用光纖陶瓷插芯進(jìn)行耦合并對(duì)接。而半導(dǎo)體激光器又應(yīng)用到OLT光收發(fā)和交換以及ONU光入戶單元中。
 
        光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域之三是快速連接器。快速連接器，也稱機(jī)械型現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)連接器，是指不需要熱熔接機(jī)，通過簡(jiǎn)單的工具、利用機(jī)械連接技術(shù)直接組裝而成的現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)連接器。目前作為光纖到戶安裝的最佳選擇，正飛速地發(fā)展?？傊饫w接入網(wǎng)都有大量使用光纖陶瓷插芯，光纖陶瓷插芯的市場(chǎng)前景廣闊。

光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問題的探討
        鄭廠長提出光纖活動(dòng)連接器目前存在的兩大問題，第一，測(cè)試與實(shí)際使用不對(duì)應(yīng)，造成很多線路光功率不滿足要求而誤碼率高甚至斷網(wǎng)。第二，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)線是否標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)不同標(biāo)準(zhǔn)線測(cè)試結(jié)果差異的問題。雖然YD或電信技術(shù)書對(duì)標(biāo)準(zhǔn)插頭和適配器做出要求，但并不直接且可行性差。 

        因此，由于批量測(cè)試方法和實(shí)際使用不相同，同時(shí)對(duì)于批量測(cè)試，既沒矛也沒盾的現(xiàn)實(shí)，造成產(chǎn)品的質(zhì)量并不受控。IEC標(biāo)準(zhǔn)就較為直接貼近使用實(shí)際，規(guī)定了隨機(jī)對(duì)接的損耗值。同時(shí)，IEC還對(duì)插芯作了直接要求。我們參考IEC標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際制作工藝，可以把影響連接器性能的因素總結(jié)如下表：

        插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響很大，所以插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂也非常必要。其體現(xiàn)在首先，活動(dòng)連接器的標(biāo)準(zhǔn)在近幾年根據(jù)需要，已進(jìn)行修訂。如：而插芯原有的標(biāo)準(zhǔn)一直沒有修訂,已然不太合適現(xiàn)有連接器的要求。其次，IEC標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)光纖活動(dòng)連接器的指標(biāo)需求，定義了不同級(jí)別的光纖活動(dòng)連接器，同時(shí)對(duì)應(yīng)定義了相應(yīng)連接器的幾何指標(biāo)。再次，中國的光纖通信正處于高速發(fā)展時(shí)期，可以說中國的連接器水平處于全球領(lǐng)先地位，全球連接器或連接器用的光纖陶瓷插芯有70%以上由中國生產(chǎn)。因此，我國更需要注重實(shí)際使用，并從標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)連接器用光纖陶瓷插芯進(jìn)行規(guī)范。

        鄭廠長對(duì)插芯的定義和測(cè)量方法提出了自己的建議：第一，新增真圓度，圓柱度、頂點(diǎn)偏移等名詞定義；同時(shí)對(duì)原有定義，根據(jù)實(shí)際情況及IEC最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新規(guī)范。 第二，對(duì)同心度，內(nèi)孔出射角，外徑大小、真圓度等如何測(cè)試及儀器的實(shí)際使用需進(jìn)行規(guī)范。第三，對(duì)各物理性能的檢測(cè)方法的規(guī)范。