對(duì)接耦合式光纖連接器的典型結(jié)構(gòu)

　　光纖連接器是一種可插拔的光纖器件，主要用來(lái)斷開(kāi)或者反復(fù)連接光纖。對(duì)光纖連接器的要求是：低損耗、性能穩(wěn)定、反復(fù)插拔的重復(fù)性與一致性好，安裝簡(jiǎn)易方便操作。與此同時(shí)，對(duì)于一些距離光源較近使用的光纖連接器，還需要有回波損耗的限制（其定義為反射光與入射光的功率比，要求達(dá)到-60~-45dB，甚至達(dá)到-115dB），以消除光纖端面的反射光對(duì)激光器造成的損傷。光纖連接器憑借其優(yōu)秀的精密機(jī)械結(jié)構(gòu)和光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了人們使用光纖學(xué)習(xí)成本，也擴(kuò)大了光纖的應(yīng)用范圍，對(duì)整個(gè)光纖行業(yè)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的促進(jìn)作用。

　　一、光纖連接器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　光纖連接器在光纖通信行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)的光纖連接器型號(hào)已達(dá)到數(shù)百種，其重要的類型如下圖1所示，迄今大部分的光纖連接設(shè)計(jì)已經(jīng)被IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）等組織標(biāo)準(zhǔn)化。

　　圖1光纖連接器的主要類型

　　從設(shè)計(jì)原理和耦合機(jī)理上分析，光纖連接器可以分為對(duì)接耦合式（或稱精密套管對(duì)接式）和透鏡耦合式（或稱透鏡擴(kuò)束式）兩類；從機(jī)械連接的結(jié)構(gòu)形式看，光纖連接器常采用螺絲卡口、卡銷固定、推拉式三種結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)都既包括光纜對(duì)光纜的單通道連接器，也包含光纜對(duì)線路卡連接的多通道連接器。此外，這些連接器利用的基本耦合機(jī)理既可以是對(duì)接類型，也可以是透鏡擴(kuò)展光束類型。

　　二、對(duì)接耦合式光纖連接器

　　這類光纖連接器是依靠連接器高精度的幾何設(shè)計(jì)來(lái)確保兩光纖的準(zhǔn)確對(duì)接的。類似于光纖的固定連接技術(shù)，光纖活動(dòng)連接器的制備同樣包括光纖端面制備、光纖對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)、光纖接頭固定三個(gè)基本環(huán)節(jié)。其中，光纖端面制備一般都是采用研磨拋光方法；光纖對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)一般采用無(wú)源或者有源二次對(duì)準(zhǔn)技術(shù)；而光纖接頭固定結(jié)構(gòu)則是隨著固定光纖并使之對(duì)準(zhǔn)的方式以及連接器的鎖定裝置而形式各異。

　　對(duì)接耦合式光纖連接器，無(wú)論是對(duì)單模光纖還是多模光纖系統(tǒng)，常用的對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一般都采用直套筒式錐形（雙錐形）套筒結(jié)構(gòu)。如圖2所示，兩根帶連接的光纖被固定在兩個(gè)金屬或陶瓷的內(nèi)套筒中，內(nèi)套筒中心打有直徑為126um（對(duì)單模光纖）或這127um（對(duì)多模光纖）左右的精密孔，其孔徑稍大于包層外徑。兩個(gè)內(nèi)套筒共置于一個(gè)精密的圓柱形定位筒（即外套筒）內(nèi)，以保證兩根光纖同軸且兩端面準(zhǔn)確地接觸。兩個(gè)內(nèi)套筒的軸向定位由兩端的保持彈簧來(lái)保證。

　　圖2圓柱套筒型連接器基本結(jié)構(gòu)

　　對(duì)接耦合式光纖連接器的幾種典型結(jié)構(gòu)

　　1、SC型——咬合式單光纖連接器。這是由日本NTT公司開(kāi)發(fā)的一種廣泛采用的咬合式單光纖連接器，適合于多芯光纜安裝。

　　2、ST——扭轉(zhuǎn)式單光纖連接器。這是一種在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中長(zhǎng)期廣泛使用的扭轉(zhuǎn)式單光纖連接器，它是通過(guò)扭轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)封閉的。

　　3、FC型——它也是一種由日本NTT公司開(kāi)發(fā)的扭轉(zhuǎn)式單光纖連接器，有時(shí)也稱其為FC-PC型，其結(jié)構(gòu)類似于ST型，但是它是通過(guò)螺紋旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖的。

　　4、PC型光纖連接器。它是利用光纖端面的物理接觸來(lái)提高連接器的性能的，光纖端面設(shè)計(jì)成圓弧形，纖芯端面接觸間隙小于λ/4，從而使菲涅爾損耗大為降低，回波損耗大大提高。

　　5、雙工連接器。其結(jié)構(gòu)包含一對(duì)光纖，一個(gè)內(nèi)鍵，因此可以單向配合，即雙工連接器式單向配合的。一種簡(jiǎn)單的雙工連接器就是一對(duì)SC連接器；另一些雙工連接器是用于網(wǎng)絡(luò)用途。

　　6、多芯光纜連接器。這種連接器又稱為多光纖連接器（MT），根據(jù)芯數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)合不同，有多種結(jié)構(gòu)。圖3為一種帶狀陣列式結(jié)構(gòu)，多用于各種局域網(wǎng)中。帶狀光纜的連接，采用塑料注模技術(shù)制造，兩個(gè)插頭用兩根導(dǎo)針對(duì)準(zhǔn)定位，可以一次連接10~20根光纖。平均插入損耗小于0.3~0.35dB。

　　圖3陣列式連接器

　　三、透鏡耦合式光纖連接器

　　透鏡耦合式光纖連接器式在待連接的兩光纖端面加入一對(duì)準(zhǔn)直-聚焦透鏡，這對(duì)透鏡可以將發(fā)射光纖出射的光準(zhǔn)直擴(kuò)束，隨后又可以將擴(kuò)展的平行光束聚焦到接收光纖的纖芯處。這種連接器的優(yōu)點(diǎn)是，兩光纖間橫向偏移對(duì)耦合影響的敏感程度大為減小，同時(shí)連接器兩光纖端面間軸向分離的敏感程度也減小了。另外，便于將一些光處理原件（如分束器、光開(kāi)關(guān)等）插入到光纖端面間的擴(kuò)展光束，從而制成分束器、波分復(fù)用器、隔離器、衰減器以及光開(kāi)關(guān)等無(wú)源器件。但是這種連接器對(duì)兩光纖的軸線傾斜角偏差影響敏感程度加大。

　　圖4透鏡耦合式連接器

　　圖4所示為自聚焦透鏡耦合連接器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的自聚焦由1/4周期長(zhǎng)度的自聚焦光纖棒構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，其焦距短，其可和光纖端面粘結(jié)在一起，因而結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)需要在兩光纖中加入其他光學(xué)器件時(shí)，這種結(jié)構(gòu)特別適用。

　　結(jié)語(yǔ)：

　　光纖連接器是傳遞光纖內(nèi)容信息的一個(gè)重要中繼站，它是光纖系統(tǒng)中一個(gè)重要媒介，需要在高精度的幾何設(shè)計(jì)和光學(xué)復(fù)合結(jié)構(gòu)共同作用下保證下保持良好的運(yùn)行。此外，光纖連接器憑借其極低的信號(hào)損失保證了傳輸信息的內(nèi)容質(zhì)量，同時(shí)也因?yàn)楣饫w連接器本身具有可插拔結(jié)構(gòu)方便了人們的日常使用，降低了光信號(hào)傳輸?shù)氖褂贸杀?，為光纖通信和光纖傳感等行業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。