光纖快速連接器技術(shù)與標準研究

        近兩年來隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、國家政策的推行，我國FTTH從開始的試點工程到現(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，同時FTTH建設(shè)接續(xù)點向室內(nèi)的延伸，也帶來了工作難度的大幅增加。這里有兩個增加：一個是量的增加，一個是難度的增加。這使得傳統(tǒng)熱熔接續(xù)方式已經(jīng)無法適應(yīng)當下FTTH的終端接續(xù)工作。勢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，目前快速連接器的使用正在給當前光纖接續(xù)工作帶來革命性的變化。 

        針對當前FTTH建設(shè)終端接續(xù)而言，熱熔接存在一定的局限性：1、熔接機施工需要操作平臺，空間受限；2、熔接機價格貴，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FTTH終端多點零散接續(xù)耗時長。 

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

                       

        快速連接器針對其特點，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（光纖配線箱）內(nèi)；另一類就是用戶家中接入點，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 

        目前包括國外國內(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。 結(jié)構(gòu)上分類：機械接續(xù)型和熱熔型兩大類。機械接續(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；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)對接，V槽內(nèi)填充有匹配液。 

        直通型結(jié)構(gòu)缺點： 

        第一：對切割端面依賴性強；因為直通型結(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，勢必會影響連接器性能指標，尤其是回波損耗更無保障；傳統(tǒng)的尾纖、跳線在生產(chǎn)時為保證其回波指標，都是要經(jīng)過研磨，根據(jù)插芯和研磨工藝的不同，對端面進行區(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的光纖施工能力和經(jīng)驗。第二，對陶瓷插芯與光纖直徑匹配要求嚴格；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，導(dǎo)致偏芯。從而影響連接器性能。第三，對切割長度、夾持件強度要求嚴格；切割所留光纖如果長了或者短了致使在穿纖的時候穿過頭或沒穿到頭，都會導(dǎo)致衰減大。另外即使長度到位，對于后方固定光纖光纜的夾持件強度要求也很高；因為施工以及用戶在使用過程中的拉拽，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)生相對位移。實驗表明在凸出或凹陷超過50nm的情況下，連接器的損耗就會變得很大。當然直通型結(jié)構(gòu)也有其優(yōu)點，就是其連接器本身結(jié)構(gòu)簡單，工廠生產(chǎn)較為容易，因此造價低。 

        預(yù)埋纖結(jié)構(gòu)優(yōu)點： 

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

        當然他也有他的缺點，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，這里將其與熱熔進行了一個對比： 

        熱熔接熔接成端，如下圖3，實際上就是將光纜與尾纖分別開剝后通過熔接機熱熔對接，對接完后需要使用熔接盤進行固定保護； 

                                                         

        熱熔型快速連接器，如下圖4，實際上一樣是光纖熔接，只不過熔接點在連接器尾端內(nèi)部，相當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。 


                                                        
        但就其操作來講，一樣要使用熔接機，一樣是有源熱熔，和普通熱熔實際上本質(zhì)上并無區(qū)別。熱熔接所具備的缺點，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)系到整個快速連接器。就目前而言，市場上商用的就兩種，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，這主要因為塑料V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，這就需要廠家花時間去挑選和識別。 但價格上，金屬V槽要搞一些，一個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，因此這種V槽制作的快速連接器很值得期待。 當前由于快速連接器擁有巨大的市場需求，國外、國內(nèi)已有和新增的快速連接器廠家數(shù)量較多。為爭奪市場，目前業(yè)內(nèi)形成了低價競爭、惡性競爭的不良勢頭。，個別廠家為降低成本，甚至去采購價格低廉的劣質(zhì)原材料，致使市場上快速連接器產(chǎn)品整體質(zhì)量隨之降低。 因此在選擇快速連接器這項產(chǎn)品時，應(yīng)當將重心放在其質(zhì)量上和操作便捷程度上，而不是一味的去追求價格。 這里我舉了一個例子：針對預(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接時彌補由于端面不平所帶來了微小空隙，從而使光信號能夠順利折射通過。合格的匹配液對其折射率的精度要求非常嚴格，同時具備良好的抗氧化性，且極難揮發(fā)。這里有一個誤區(qū)：就是好多人認為匹配液匹配液，液體總是容易揮發(fā)的，實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)的匹配液其價格也是較貴的，但如果有個別廠家為降低成本，選用劣質(zhì)的匹配液，那必然會導(dǎo)致，快速連接器質(zhì)量減低，同時還會大大縮減使用壽命。因此選用好的結(jié)構(gòu)和好的材料對快速連接器的質(zhì)量來講都是有為重要的。 

        到目前為止，我國還沒有快速連接器的正式行業(yè)標準，有關(guān)快速連接器標準的暫行文件較系統(tǒng)的只有兩個：一個是《現(xiàn)場組裝的光纖活動連接器 第一部分 機械型》的行業(yè)標準正在報批中；另一個是《中國電信現(xiàn)場組裝光纖活動連接器技術(shù)要求》暫行稿。針對這兩個文件里的內(nèi)容和條款，我個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： 

        第一，性能指標，主要是插入損耗 

        中國電信標準：IL平均值≤0.25dB，極限值≤0.5dB；行業(yè)報批稿：IL平均值≤0.3dB，極限值≤0.5dB 

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

        當單個快速連接器其插入損耗≤0.5dB，但≥0.3 dB時，我們按照文件判定為合格，但是在抽樣檢測時，如果抽樣10個都是這種情況，按照文件，則又是不合格，但當抽樣數(shù)量擴大到100個，其余90個都≤0.25dB，100個樣品平均值≤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箱子包裝出貨但是不巧的是這10個不好的都裝在一個小箱子里?？蛻羰肇浕臼前凑粘闃訖z測驗收，剛巧又拿到了這個箱子，按照標準這一箱不合格，客戶即認為這批貨不合格，要求退貨，外加賠償。這樣各自都有理，而且都是按照標準。 

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

        事實上從實際工程使用來說0.5已經(jīng)完全能夠滿足當前的施工的需求，同時快速連接器其本身就是替代熱熔接點加上一個活動連接點來設(shè)定的。按照這樣計算熱熔0.1，活動連接0.35 加在一起也是0.45dB；所以我個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)報批稿：高低溫-40℃～80 ℃ ，ΔIL ≤0.3 dB；中國電信標準：高低溫-40℃～85 ℃， ΔIL ≤0.3 dB；

再次與其他一些相關(guān)標準的規(guī)定進行比較： 

        YD/T 1272.3-2005活動連接器的標準規(guī)定：高低溫 -25℃～70 ℃，ΔIL ≤0.2dB；快速連接器的標準相較其而言ΔIL增加了0.1個DB，但是溫度范圍卻擴大了25-30度。 另外一個是YD/T 1997-2009 接入網(wǎng)用蝶形引入光纜標準，按照皮線光纜的標準要求室內(nèi) -5℃～50 ℃ ，ΔL ≤0.2 dB /m， 室外 -40 ℃～60 ℃ ，ΔL ≤0.4 dB /m。其環(huán)境要求要遠遠低于快速連接器的要求。快速連接器的一個最主要作用就是端接皮線光纜，所以我們平時做高低溫實驗時，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行高低溫，取出再測試數(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。但是若是纜試驗中超標，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，這種情況已經(jīng)有地方發(fā)生過。另外從實用性角度出發(fā)，室內(nèi)環(huán)境下也不會需要這么高的要求，如果真有，早超出纜的承受范圍，纜先超標，接頭再好也于事無補。 

        第三，插針體端面要求 

        行業(yè)報批稿：連接器為多點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；中國電信標準：光纖現(xiàn)場連接器的插針體端面應(yīng)滿足YD/T 2152-2010中5.3.2條要求。 

        這里面有一點不同就是行業(yè)報批稿他對端面要求時對連接器還作了區(qū)分，（多連接點）多連接點實際上指的就是預(yù)埋型快速連接器，因其比直通式內(nèi)部多一個接點所以又叫多連接點連接器。YD/T 2152-2010《光纖活動連接器 可靠性要求及試驗方法》，其中5.3.2 是插針體端面檢查和測量要求，5.3.2.2 是端面幾何形狀的測量要求，要求中規(guī)定：用端面干涉儀可直接測量出端面的球面半徑，球面頂點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)容恰恰是多點型連接器可以保證，而直通型難以保證的。那么這些點應(yīng)不應(yīng)該回避，很明顯這些點是一個合格可靠連接器必須具備的要求點，缺了這些點，則連接器質(zhì)量很難保證。行業(yè)報批稿和中國電信暫行稿其實都深知這一點，否則不會列出這一條款來。但是既然列，就不要區(qū)分。中國電信在這一點上就相當干脆，不管你采用何種結(jié)構(gòu)，端面必須保證。因為只有保證了端面的連接器才是合格的連接器。 

        第四，浸水實驗 

        行業(yè)報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，一個是蒸餾水、一個是自來水；第二個時間不一樣，行業(yè)報批稿規(guī)定是144小時，電信暫行稿規(guī)定是168小時；第三個是行業(yè)報批稿此項是可選項，而電信暫行稿則是必選。對于前兩點區(qū)別其實意義不大，關(guān)鍵是第二項，其實也是涉及到需不需浸水。從實用性角度出發(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，這與密封性沖突是存在沖突的，密封做的越好，開啟難度相對而言就會加大；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，我個人覺得沒有必要列這一項，若要列則可參照行業(yè)報批稿做法，列為可選。 

        第五，使用壽命要求 

        行業(yè)報批稿：沒有規(guī)定具體時間(“該材料應(yīng)是長期穩(wěn)定可靠的”)，中國電信標準：25年。行業(yè)報批稿之所以沒有寫具體的時間可能考慮的是快速連接器作為較新的產(chǎn)品，在國內(nèi)真正得到應(yīng)用才不過兩三年的時間，沒有具體的實例可以論證到底年限是多少。但是我認為作為一個合格的無源光通信產(chǎn)品應(yīng)當具備較長時間的生命周期。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)當設(shè)立一個使用年限的要求。 快速連接器的應(yīng)用與前景展望 

        中天科技經(jīng)過多年實驗研究，自主開發(fā)了多款快速連接器，已取得5項專利，通過國家權(quán)威機構(gòu)（TIL）的質(zhì)量檢測。 

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

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

        統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，廣電有1.6億有線用戶，其中94%未實現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)改造。2011年，從三大運營商集采情況看，PON網(wǎng)絡(luò)建設(shè)預(yù)計將達到4500萬線以上。未來十年，國家智能電網(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)，國家工業(yè)化、城市化進程，都給光通信產(chǎn)業(yè)帶來巨大機遇和發(fā)展動力，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潛力，中天將進一步優(yōu)化產(chǎn)品性能、降低成本，為我國的光通信建設(shè)做出更大的貢獻！