光纤连接器：不仅适用于高速传输
2019-11-04 22:47:42
供稿：网友
目前光纤电路的应用范围不只是限于极远距离的高速率数据传输。 标准的光纤连接器正在逐渐扩展其应用范围，从激光外科手术到水下摄像设备，从石油化工厂的外界环境到原子反应堆的内部，我们都可以找到光纤连接器的应用。本文的目的是想给刚进入光纤连接器领域的工程师们提供一些知识，帮助他们熟悉连接器的基本类型和安装风格，本文所介绍的内容可以为读者提供连接器性能和价格方面的参考。
正如任何类型的电线连接器，光纤连接器实质上是依靠光缆互相连接的线路之间的物理接口。在这种场合，所谓线路实质上显然是一光学路径，而不是电气路径。光学路径与电气线路一样，其性能在很大程度上都取决于线缆的性能。同样，连接器必须尽量减少由于连接所造成的线路性能损失，同时连接器还要能保护环境并经得起多次连接和拆卸。
安装在光缆上的光纤连接器有许多种，它们的实际尺寸都比传统的电线连接器小。不同类型的光纤连接器适用于不同型号的光缆，它们能容纳的光纤密度不同，性能价格也不同(见表1)。
每一个光纤连接器都有三个要害元件：1)校准金属箍；2)连接机械装置；3)防止光纤过度扭曲的保护套。这三个部件所起的作用是保证光信号连接能互相对准，每一条光纤的连接都有机械上的保障(见图1)。该金属箍用来校准两段连接光纤的断面，这类似电气连接器中的触点。根据不同的应用场合，校准箍可以用不同的材料制造，如用氧化锆陶瓷烧制、用钢材经过机械加工或用塑料注模制成。校准箍的中间有一个小孔，直径只比光纤的直径大几分之一微米。校准箍的制造精密度和质量以及所用光纤的类型对光纤连接器的性能来说是至关重要的。
光纤连接器的主体利用了高公差导引方法先把两条需要连接匹配光纤的校准箍引导得非常靠近了，然后再利用校准箍的高精确度做最后的细调。有许多种光纤校准机制，诸如螺纹(threads)、尖刀(bayonets)、插销(latches)和推拉袖(push-pull sleeves),可供使用，它们各自适用不同类型光纤之间的连接，以保证表面配合的精度，所以当连接的光纤是某种非凡形式时，我们应该考虑使用不同的光纤校准机制。
假如光纤线缆的弧度小于其答应的最小弯曲半径(1~3英寸，不同型号的光缆最小弯曲半径各不相同)，传递的光线会发射到光纤的壁上，信号因此就会有退化或发生中断。光纤连接器的光缆保护套是专门设计用来防止光纤的过度扭曲，以确保用连接器匹配的光缆其最小弯曲半径大于临界值。
介绍几种光纤连接器
SMA光纤连接器是率先符合标准的光纤连接器，在医学、工业和军事应用上，SMA连接器至今仍受欢迎。该连接器的机械尺寸来源于SMA型射频(RF)连接器，这是一个直径为0.312英寸、耦合环上的六角螺丝。 SMA连接器常用于连接低公差、具有多种直径和用塑料制成的多模光纤，其光纤校准箍可以选用不锈钢、陶瓷或塑料制造。
ST(朗迅公司的一个品牌)光纤连接器广泛应用于数据网络，可能是最常见的光缆用光纤连接器。该连接器使用了尖刀型接口，类似于常见的尖刀-核耦合(BNC)型接口，但连接器的直径大约比BNC型的直径(0.38 英寸)小三分之一。ST 光纤连接器在物理构造上的特点可以保证两条连接的光纤更准确地对齐，而且可以防止光纤在配合时旋转。
FC光纤连接器使用耦合螺旋环进行连接，类似于SMA连接器，有一个细长的校准箍定位器。FC光纤连接器的大小类似于ST 连接器，连接比较可靠，当受到较大的拉力或张力时不轻易断开。
与上面介绍的三种用螺旋环配合的连接器不同，SC连接器采用推-拉型连接配合方式。0.35 x 0.29英寸矩形连接器采用摩擦力/制动器固定方式。当连接空间很小，光纤数目又很多时，SC连接器的设计答应快速、方便地连接光纤。
LX.5是一种非凡坚固的小外型(SFF)光纤连接器，专门设计用来满足有线电视工业的现场需要。由于这种连接器的货源多，广泛用于通信行业，生产量很大，因此对航天应用和许多非凡行业来说，其性能/价格比是很理想的。LX.5连接器插头和插座两边都有一体化保护性防尘罩，并且有一个专用应力释放保护套和锁扣机制。LX.5连接器的全双功通信能力非常类似于SC型连接器。
类似于SC型连接器，LC型连接器是一种插入式连接器，有一个RJ-45型的弹簧产生的保持力小突起。LC型连接器的尺寸为0.179 x 0.179英寸，方型，需要的面板安装面积约是SC型连接器的一半。LC型连接器与SC型连接器一样都是全双工连接器。
MT-RJ型是一种更新型号的连接器，其外壳和锁定机制类似RJ风格，而体积大小类似于LC型，标准大小的MT-RJ型可以同时连接两条光纤，有效密度增加了一倍。
光纤与连接器最终固定方法
与电路连接器一样，光纤线缆也可以用多种方法与连接器做最终固定。最常用的三种固定方法为：采用黏合剂粘合的方法、采用热融环氧树脂粘合方法、或采用无粘着力(压边)的方法。在工作现场，把光纤与连接器做最终固定比电路连接器与电缆做固定要花费更多的钱财和人力。其原因是多方面的，其中包括光纤脆弱精细的本质以及在连接器内部需要非常精密地调整光纤的结合面，才能准确定位，以确保连接光纤的性能。
其他类型的连接器与光纤的最终固定方法可以参考具体光纤芯与连接器粘合固定所用的方法。每种连接器都可以采用粘合或压边方法以确保连接器可以容纳下光纤的保护套。采用粘合方法的连接器使用环氧或者热融树脂来把光纤固定在连接器护线盒内。非粘合的最终固定方法使用摩擦力有效地把光纤卡在连接器的护线盒内。采用粘合方法的连接器通常能提供最高级别的性能，非粘合的最终固定方法比较方便，成本也比较低，通常用在现场维修场合。
不管采用什么方法，光纤与连接器的最终固定处理过程通常先要把赤裸的光纤和校准箍打磨抛光，还要根据最佳位置和性能确定光纤的最终长度，才能完成固定。完成光纤连接附件确实需要比较多的工具帮助才行，而完成电路连接附件相应的工具就简单得多。采用粘合剂的最终固定方法一般需要加热炉。不同型号的连接器需要不同的专用工具用来剥去光缆皮、切断和抛光光纤。为这些常用连接器做最终光纤固定的手工工具可以从分销商处购买到。
性能
光纤连接器的性能评价指标与电路连接器类似，并很轻易测量。插入损耗或衰减一般在0.2 ~2dB之间，返回损耗或反射一般小于-40dB。通常每做完一次连接就需要进行性能的测量，连接后性能的好坏与连接操作的每个环节有关。
光学电路的性能取决于光缆和连接器的连接质量。光纤线缆只能传送信息。光缆的“容量”通常随着光缆直径的减小而增加。直径最小的光纤(线缆)，即单模光纤，可以为信号提供更宽的频率带宽。而多模光纤，其直径是单模光纤的六至八倍，可以提供的带宽反而小些。在高速应用中，多模光纤最终也许能提供所有必需的频率带宽，而且由于多模光纤比较轻易完成与连接器的最终固定，所以它最后还将胜过单模光纤。
许多设计特点是无法用肉眼看到的，但是材料的选择、成型的条件和制造的公差在性能和可靠性方面起着重要的作用。与第一流的连接器制造厂商发展良好的关系，可以保证收到高质量的产品，与他们一起共同解决有非凡要求的工程应用问题，跟上技术发展的步伐。
