光纖快速連接器技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究

訊石光通訊網(wǎng) 2011/9/26 8:45:54

        近兩年來隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、國(guó)家政策的推行,我國(guó)FTTH從開始的試點(diǎn)工程到現(xiàn)在的規(guī)模部署,得到了飛速發(fā)展。 
        
        光纖接續(xù)作為FTTH建設(shè)中的重要環(huán)節(jié),其工程量成倍增長(zhǎng),同時(shí)FTTH建設(shè)接續(xù)點(diǎn)向室內(nèi)的延伸,也帶來了工作難度的大幅增加。這里有兩個(gè)增加:一個(gè)是量的增加,一個(gè)是難度的增加。這使得傳統(tǒng)熱熔接續(xù)方式已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下FTTH的終端接續(xù)工作。勢(shì)必要選擇更加快捷更加方便的新方式來代替熱熔。快速連接器恰恰具備這樣的優(yōu)點(diǎn),目前快速連接器的使用正在給當(dāng)前光纖接續(xù)工作帶來革命性的變化。 

        針對(duì)當(dāng)前FTTH建設(shè)終端接續(xù)而言,熱熔接存在一定的局限性:1、熔接機(jī)施工需要操作平臺(tái),空間受限;2、熔接機(jī)價(jià)格貴,施工成本高;3、有源施工,電池續(xù)航能力有限;4、熱熔設(shè)備體積大、攜帶不便;5、針對(duì)FTTH終端多點(diǎn)零散接續(xù)耗時(shí)長(zhǎng)。 

        快速連接器的優(yōu)點(diǎn):1、操作簡(jiǎn)單,光纜開剝只需一次,施工速度快;2、對(duì)操作環(huán)境無特殊要求;3、無源施工;4、工具簡(jiǎn)單,易攜帶。 

                       

        快速連接器針對(duì)其特點(diǎn),目前主要應(yīng)用有兩類:一類是配線光纜與入戶皮線光纜接續(xù)點(diǎn)(光纖配線箱)內(nèi);另一類就是用戶家中接入點(diǎn),主要是光信息面板內(nèi)將皮線光纜端接形成端口,和多媒體箱內(nèi)將皮線光纜端接,直接連接家庭終端ONU。 

        快速連接器分類與剖析 

        目前包括國(guó)外國(guó)內(nèi),快速連接器生產(chǎn)廠家較多,其結(jié)構(gòu)和材質(zhì)上也形成了各自的特點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)上分類:機(jī)械接續(xù)型和熱熔型兩大類。機(jī)械接續(xù)型又分:直通型和預(yù)埋型。 直通型:光纜開剝、切割后直接從尾端穿到連接器頂端,連接器內(nèi)部無連接點(diǎn);預(yù)埋型:接頭插芯內(nèi)預(yù)埋一段光纖,光纜開剝、切割后與預(yù)埋光纖在連接器內(nèi)部v槽內(nèi)對(duì)接,V槽內(nèi)填充有匹配液。 

        直通型結(jié)構(gòu)缺點(diǎn): 

        第一:對(duì)切割端面依賴性強(qiáng);因?yàn)橹蓖ㄐ徒Y(jié)構(gòu)是將光纖從連接器尾部直接穿到連接器頂端,這就意味著光纖切割端面就是連接器端面,如果光纖切割端面不平整,勢(shì)必會(huì)影響連接器性能指標(biāo),尤其是回波損耗更無保障;傳統(tǒng)的尾纖、跳線在生產(chǎn)時(shí)為保證其回波指標(biāo),都是要經(jīng)過研磨,根據(jù)插芯和研磨工藝的不同,對(duì)端面進(jìn)行區(qū)分,分為PC、UPC、APC,而直通型結(jié)構(gòu)只是手工切割端面,并無研磨,更談不上PC、UPC、APC,如果要確保質(zhì)量,只能依靠操作人員的切割水平,因此其要求操作人員具備較強(qiáng)的光纖施工能力和經(jīng)驗(yàn)。第二,對(duì)陶瓷插芯與光纖直徑匹配要求嚴(yán)格;同樣的也是由于直通型結(jié)構(gòu)是將光纖從連接器尾部直接穿到連接器頂端,這就要求陶瓷插芯內(nèi)孔徑要大于等于光纖直徑,否則穿不進(jìn)去。但是又不能太大,太大則為導(dǎo)致光纖在陶瓷插芯內(nèi)晃動(dòng),導(dǎo)致偏芯。從而影響連接器性能。第三,對(duì)切割長(zhǎng)度、夾持件強(qiáng)度要求嚴(yán)格;切割所留光纖如果長(zhǎng)了或者短了致使在穿纖的時(shí)候穿過頭或沒穿到頭,都會(huì)導(dǎo)致衰減大。另外即使長(zhǎng)度到位,對(duì)于后方固定光纖光纜的夾持件強(qiáng)度要求也很高;因?yàn)槭┕ひ约坝脩粼谑褂眠^程中的拉拽,以及隨著使用年限的增加,材料的形變都可能引起光纖光纜與連接器發(fā)生相對(duì)位移。實(shí)驗(yàn)表明在凸出或凹陷超過50nm的情況下,連接器的損耗就會(huì)變得很大。當(dāng)然直通型結(jié)構(gòu)也有其優(yōu)點(diǎn),就是其連接器本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工廠生產(chǎn)較為容易,因此造價(jià)低。 

        預(yù)埋纖結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn): 

        1、陶瓷插芯內(nèi)預(yù)埋光纖頂端進(jìn)行了研磨,回波損耗有保障;2、內(nèi)部對(duì)接處填充匹配液,不過分依賴光纖端面切割;3、預(yù)置光纖通過注膠固化,不會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)、偏芯的情況; 

        當(dāng)然他也有他的缺點(diǎn),就是斷纖后難處理。 

        目前大部分生產(chǎn)廠家均采用預(yù)埋纖結(jié)構(gòu),只有少數(shù)采用直通型。 

        熱熔型快速連接器,這里將其與熱熔進(jìn)行了一個(gè)對(duì)比: 

        熱熔接熔接成端,如下圖3,實(shí)際上就是將光纜與尾纖分別開剝后通過熔接機(jī)熱熔對(duì)接,對(duì)接完后需要使用熔接盤進(jìn)行固定保護(hù); 

                                                         

        熱熔型快速連接器,如下圖4,實(shí)際上一樣是光纖熔接,只不過熔接點(diǎn)在連接器尾端內(nèi)部,相當(dāng)于熱熔把尾纖的尾纜給省掉了,這樣做的好處是熔接好后,不需作額外保護(hù)。 


                                                        
        但就其操作來講,一樣要使用熔接機(jī),一樣是有源熱熔,和普通熱熔實(shí)際上本質(zhì)上并無區(qū)別。熱熔接所具備的缺點(diǎn),它同樣存在,因此該類方式并未被廣泛采用。 

        材料上分類:塑料和金屬,這里主要指的是V槽材料,其他散件的材料基本上都大同小異; 

        V槽實(shí)際上是快速連接器核心部件,因此它的材料的選擇關(guān)系到整個(gè)快速連接器。就目前而言,市場(chǎng)上商用的就兩種,一種是金屬的,另一種是塑料的;還有一類玻璃V槽,但這類材質(zhì)目前還處于研發(fā)當(dāng)中。 

        就性能上來說;金屬V槽在平均損耗上做的要比塑料的略好,這主要因?yàn)樗芰蟅槽它受到磨具精度的制約,注塑出來的V槽質(zhì)量參差不齊,這就需要廠家花時(shí)間去挑選和識(shí)別。 但價(jià)格上,金屬V槽要搞一些,一個(gè)是其材料本身較塑料的貴,另一方面其加工難度要比塑料的大,為具備耐高溫耐低溫,耐腐蝕,金屬V槽的選材和鍍膜處理都十分關(guān)鍵; 由于隨著PLC平面光波導(dǎo)技術(shù)日趨成熟,業(yè)內(nèi)已經(jīng)有一些廠家正在利用光纖陣列V槽技術(shù)研究開發(fā)玻璃V槽來制作快速連接器。石英玻璃的穩(wěn)定性尤其是耐環(huán)境、耐腐蝕性較塑料和金屬來講都要強(qiáng),因此這種V槽制作的快速連接器很值得期待。 當(dāng)前由于快速連接器擁有巨大的市場(chǎng)需求,國(guó)外、國(guó)內(nèi)已有和新增的快速連接器廠家數(shù)量較多。為爭(zhēng)奪市場(chǎng),目前業(yè)內(nèi)形成了低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)、惡性競(jìng)爭(zhēng)的不良勢(shì)頭。,個(gè)別廠家為降低成本,甚至去采購(gòu)價(jià)格低廉的劣質(zhì)原材料,致使市場(chǎng)上快速連接器產(chǎn)品整體質(zhì)量隨之降低。 因此在選擇快速連接器這項(xiàng)產(chǎn)品時(shí),應(yīng)當(dāng)將重心放在其質(zhì)量上和操作便捷程度上,而不是一味的去追求價(jià)格。 這里我舉了一個(gè)例子:針對(duì)預(yù)埋型光纖快速連接器,其中重要的一種原材料就是光纖匹配液。匹配液的作用就是用來在光纖對(duì)接時(shí)彌補(bǔ)由于端面不平所帶來了微小空隙,從而使光信號(hào)能夠順利折射通過。合格的匹配液對(duì)其折射率的精度要求非常嚴(yán)格,同時(shí)具備良好的抗氧化性,且極難揮發(fā)。這里有一個(gè)誤區(qū):就是好多人認(rèn)為匹配液匹配液,液體總是容易揮發(fā)的,實(shí)際上匹配液它的主要成分是硅基化合物和石英微顆粒,是很難揮發(fā)的。優(yōu)質(zhì)的匹配液其價(jià)格也是較貴的,但如果有個(gè)別廠家為降低成本,選用劣質(zhì)的匹配液,那必然會(huì)導(dǎo)致,快速連接器質(zhì)量減低,同時(shí)還會(huì)大大縮減使用壽命。因此選用好的結(jié)構(gòu)和好的材料對(duì)快速連接器的質(zhì)量來講都是有為重要的。 

        到目前為止,我國(guó)還沒有快速連接器的正式行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),有關(guān)快速連接器標(biāo)準(zhǔn)的暫行文件較系統(tǒng)的只有兩個(gè):一個(gè)是《現(xiàn)場(chǎng)組裝的光纖活動(dòng)連接器 第一部分 機(jī)械型》的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在報(bào)批中;另一個(gè)是《中國(guó)電信現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖活動(dòng)連接器技術(shù)要求》暫行稿。針對(duì)這兩個(gè)文件里的內(nèi)容和條款,我個(gè)人覺得還是有些可以探討和商榷的地方。這里我列舉的5點(diǎn): 

        第一,性能指標(biāo),主要是插入損耗 

        中國(guó)電信標(biāo)準(zhǔn):IL平均值≤0.25dB,極限值≤0.5dB;行業(yè)報(bào)批稿:IL平均值≤0.3dB,極限值≤0.5dB 

        這兩個(gè)文件里都規(guī)定了平均值和極限值這兩個(gè)數(shù)值。這里我做一下解釋: 

        當(dāng)單個(gè)快速連接器其插入損耗≤0.5dB,但≥0.3 dB時(shí),我們按照文件判定為合格,但是在抽樣檢測(cè)時(shí),如果抽樣10個(gè)都是這種情況,按照文件,則又是不合格,但當(dāng)抽樣數(shù)量擴(kuò)大到100個(gè),其余90個(gè)都≤0.25dB,100個(gè)樣品平均值≤0.25dB,那這一批又是合格的。這就導(dǎo)致了同一個(gè)產(chǎn)品,在不同的基數(shù)情況下,被判定不同的結(jié)果。再比如公司生產(chǎn)一批100只快速連接器訂單,其中有10只是≤0.5dB,但是≥0.3 dB,其余都是≤0.25dB,按照平均值的概念,這批貨合格,工人包裝出貨分了兩三個(gè)箱子包裝出貨但是不巧的是這10個(gè)不好的都裝在一個(gè)小箱子里??蛻羰肇浕臼前凑粘闃訖z測(cè)驗(yàn)收,剛巧又拿到了這個(gè)箱子,按照標(biāo)準(zhǔn)這一箱不合格,客戶即認(rèn)為這批貨不合格,要求退貨,外加賠償。這樣各自都有理,而且都是按照標(biāo)準(zhǔn)。 

          與快速連接器較為類似的常規(guī)產(chǎn)品光纖活動(dòng)連接器的標(biāo)準(zhǔn),業(yè)內(nèi)比較喜歡拿兩者進(jìn)行對(duì)比參照。YD/T 1272.3-2005 活動(dòng)連接器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:任一插頭通過標(biāo)準(zhǔn)適配器與標(biāo)準(zhǔn)插頭的插入損耗≤0.35dB(含重復(fù)性),也就是說不管什么情況下,插入損耗就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值0.35dB,沒有平均極限就一個(gè)值,超過就是不合格,低于就是合格。很直截了當(dāng),也很好判斷。 

        事實(shí)上從實(shí)際工程使用來說0.5已經(jīng)完全能夠滿足當(dāng)前的施工的需求,同時(shí)快速連接器其本身就是替代熱熔接點(diǎn)加上一個(gè)活動(dòng)連接點(diǎn)來設(shè)定的。按照這樣計(jì)算熱熔0.1,活動(dòng)連接0.35 加在一起也是0.45dB;所以我個(gè)人覺得是不是可以參考一下重新定義一下。 

        第二,穩(wěn)定性,主要是高低溫 

        行業(yè)報(bào)批稿:高低溫-40℃~80 ℃ ,ΔIL ≤0.3 dB;中國(guó)電信標(biāo)準(zhǔn):高低溫-40℃~85 ℃, ΔIL ≤0.3 dB;

再次與其他一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行比較: 

        YD/T 1272.3-2005活動(dòng)連接器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:高低溫 -25℃~70 ℃,ΔIL ≤0.2dB;快速連接器的標(biāo)準(zhǔn)相較其而言ΔIL增加了0.1個(gè)DB,但是溫度范圍卻擴(kuò)大了25-30度。 另外一個(gè)是YD/T 1997-2009 接入網(wǎng)用蝶形引入光纜標(biāo)準(zhǔn),按照皮線光纜的標(biāo)準(zhǔn)要求室內(nèi) -5℃~50 ℃ ,ΔL ≤0.2 dB /m, 室外 -40 ℃~60 ℃ ,ΔL ≤0.4 dB /m。其環(huán)境要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于快速連接器的要求??焖龠B接器的一個(gè)最主要作用就是端接皮線光纜,所以我們平時(shí)做高低溫實(shí)驗(yàn)時(shí),就是將皮線光纜兩端成端后先記錄下數(shù)據(jù),隨后放入高低溫箱進(jìn)行高低溫,取出再測(cè)試數(shù)據(jù),之后比較二者數(shù)據(jù)得出快速連接器高低溫情況。但是若是纜試驗(yàn)中超標(biāo),我們很難去判斷,往往歸咎于接頭變化量,導(dǎo)致誤判接頭超標(biāo),這種情況已經(jīng)有地方發(fā)生過。另外從實(shí)用性角度出發(fā),室內(nèi)環(huán)境下也不會(huì)需要這么高的要求,如果真有,早超出纜的承受范圍,纜先超標(biāo),接頭再好也于事無補(bǔ)。 

        第三,插針體端面要求 

        行業(yè)報(bào)批稿:連接器為多點(diǎn)型的連接器插針體端面幾何尺寸要求應(yīng)滿足YD/T 2152-2010中5.3.2.2條要求;中國(guó)電信標(biāo)準(zhǔn):光纖現(xiàn)場(chǎng)連接器的插針體端面應(yīng)滿足YD/T 2152-2010中5.3.2條要求。 

        這里面有一點(diǎn)不同就是行業(yè)報(bào)批稿他對(duì)端面要求時(shí)對(duì)連接器還作了區(qū)分,(多連接點(diǎn))多連接點(diǎn)實(shí)際上指的就是預(yù)埋型快速連接器,因其比直通式內(nèi)部多一個(gè)接點(diǎn)所以又叫多連接點(diǎn)連接器。YD/T 2152-2010《光纖活動(dòng)連接器 可靠性要求及試驗(yàn)方法》,其中5.3.2 是插針體端面檢查和測(cè)量要求,5.3.2.2 是端面幾何形狀的測(cè)量要求,要求中規(guī)定:用端面干涉儀可直接測(cè)量出端面的球面半徑,球面頂點(diǎn)跟插針體中心的偏離程度、中心光纖的凹陷/突出程度、角度(APC型連接頭)等。這些規(guī)定內(nèi)容恰恰是多點(diǎn)型連接器可以保證,而直通型難以保證的。那么這些點(diǎn)應(yīng)不應(yīng)該回避,很明顯這些點(diǎn)是一個(gè)合格可靠連接器必須具備的要求點(diǎn),缺了這些點(diǎn),則連接器質(zhì)量很難保證。行業(yè)報(bào)批稿和中國(guó)電信暫行稿其實(shí)都深知這一點(diǎn),否則不會(huì)列出這一條款來。但是既然列,就不要區(qū)分。中國(guó)電信在這一點(diǎn)上就相當(dāng)干脆,不管你采用何種結(jié)構(gòu),端面必須保證。因?yàn)橹挥斜WC了端面的連接器才是合格的連接器。 

        第四,浸水實(shí)驗(yàn) 

        行業(yè)報(bào)批稿和電信暫行稿都有相關(guān)條款,不同的地方有三處,一處是用的水不一樣,一個(gè)是蒸餾水、一個(gè)是自來水;第二個(gè)時(shí)間不一樣,行業(yè)報(bào)批稿規(guī)定是144小時(shí),電信暫行稿規(guī)定是168小時(shí);第三個(gè)是行業(yè)報(bào)批稿此項(xiàng)是可選項(xiàng),而電信暫行稿則是必選。對(duì)于前兩點(diǎn)區(qū)別其實(shí)意義不大,關(guān)鍵是第二項(xiàng),其實(shí)也是涉及到需不需浸水。從實(shí)用性角度出發(fā):浸水就是要求產(chǎn)品有較高的密封性,但是對(duì)于快速連接器而言從產(chǎn)品開發(fā)的初衷就是要求其具有可重復(fù)性,操作便捷,開啟方便等特點(diǎn),這與密封性沖突是存在沖突的,密封做的越好,開啟難度相對(duì)而言就會(huì)加大;另外從使用環(huán)境出發(fā):快速連接器從目前的使用來看都是應(yīng)用于室內(nèi),防水沒有必要。因此,我個(gè)人覺得沒有必要列這一項(xiàng),若要列則可參照行業(yè)報(bào)批稿做法,列為可選。 

        第五,使用壽命要求 

        行業(yè)報(bào)批稿:沒有規(guī)定具體時(shí)間(“該材料應(yīng)是長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的”),中國(guó)電信標(biāo)準(zhǔn):25年。行業(yè)報(bào)批稿之所以沒有寫具體的時(shí)間可能考慮的是快速連接器作為較新的產(chǎn)品,在國(guó)內(nèi)真正得到應(yīng)用才不過兩三年的時(shí)間,沒有具體的實(shí)例可以論證到底年限是多少。但是我認(rèn)為作為一個(gè)合格的無源光通信產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)具備較長(zhǎng)時(shí)間的生命周期。至少要保證在下一次網(wǎng)絡(luò)改造之前能夠正常工作。因此應(yīng)當(dāng)設(shè)立一個(gè)使用年限的要求。 快速連接器的應(yīng)用與前景展望 

        中天科技經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)研究,自主開發(fā)了多款快速連接器,已取得5項(xiàng)專利,通過國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)(TIL)的質(zhì)量檢測(cè)。 

        中天快速連接器目前在國(guó)內(nèi)正服務(wù)于全國(guó)各地的電信、聯(lián)通、移動(dòng)、廣電等的FTTH工程建設(shè)中,同時(shí)也遠(yuǎn)銷東南亞、非洲、印度、南美等海外地區(qū),得到海內(nèi)外的一致好評(píng)。 

        2010年1月13日,國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議,決定加快推進(jìn)電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合。 

        統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,廣電有1.6億有線用戶,其中94%未實(shí)現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)改造。2011年,從三大運(yùn)營(yíng)商集采情況看,PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)預(yù)計(jì)將達(dá)到4500萬線以上。未來十年,國(guó)家智能電網(wǎng)建設(shè),三網(wǎng)融合建設(shè),高速鐵道建設(shè),新能源建設(shè),未盡的3G建設(shè),國(guó)家工業(yè)化、城市化進(jìn)程,都給光通信產(chǎn)業(yè)帶來巨大機(jī)遇和發(fā)展動(dòng)力,光纖快速連接器作為終端接續(xù)的最優(yōu)解決方式擁有巨大的市場(chǎng)潛力,中天將進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品性能、降低成本,為我國(guó)的光通信建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)!

新聞來源:中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)官方微博

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