光学产品基础知识

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1、光 学 基 础 知 识2007.4.30 大 纲 :v 一 、 光 通 讯 定 义v 二 、 光 通 讯 工 作 波 段v 三 、 光 通 讯 优 越 性v 四 、 通 讯 的 发 展v 五 、 常 见 的 光 无 源 器 件v 六 、 常 见 的 光 有 源 器 件v 七 、 基 本 光 学 参 数v 八 、 光 纤 简 介v 九 、 Connector 简 介 一 、 光 通 信 定 义v通 信 :就 是 互 通 信 息 ， 相 互 传 递 信 息 。 信 息 的含 义 很 广 ， 声 音 是 信 息 ， 图 象 是 信 息 ， 数 据也 是 信 息 。v光 通 信 ： 是 指 以 激 光

2、 作 为 载 体 ， 以 光 纤 作 为传 输 媒 介 的 通 信 方 式 。 它 有 传 输 性 能 优 异 ，传 输 带 宽 极 大 等 特 点 二 、 光 通 信 工 作 波 段 -1 电 磁 波 频 谱 图可 见 光 波 射 线 射 线 紫 外 线 红 外 线 微 波 无 线 电 波 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 波 长 (m)v 光 通 信 所 使 用 的 范 围 在 8001600nm的 近 红 外 区 内 ， 具 体波 长 为 850nm、 1300nm、 1310nm、 1550nm。 （ 另 见 光 纤 衰减 谱 ） 二 、 光

3、通 信 工 作 波 段 -2 三 、 光 通 信 优 越 性 -11） 尺 寸 小 、 重 量 轻 、 成 本 低 ， 便 于 运 输 和 敷 设 。2） 光 纤 不 怕 电 磁 干 扰 、 防 雷 电 ； 用 于 电 力 及 铁 道 通 信 ， 交 通 。3） 光 纤 衰 耗 极 低 、 传 输 距 离 长 ；4） 光 纤 具 有 极 大 的 传 输 带 宽 ， 容 量 大 ， 可 适 应 各 种 业 务 要 求 。5） 光 纤 通 信 传 输 质 量 好 、 信 号 串 扰 小 、 保 密 性 好 。6） 耐 化 学 腐 蚀 ， 适 用 于 特 殊 环 境 。7） 原 料 资 源 丰 富

4、， 节 约 有 色 金 属 。 三 、 光 通 信 优 越 性 -2v 1、 光 通 信 主 要 优 点 例 ： 容 量 大 红 光 频 率 ： =5 1014Hz， 标 准 电 话 频 带 宽 度 ： =4 103Hz 按 频 分 复 用 ， 能 容 纳 话 路 为 ： N=/=1.25 1011光 纤 与 电 通 信 传 输 介 质 的 特 性 比 较 ： 传 输 介 质 带 宽 衰 减 系 数 中 继 距 敷 设 安 装 接 续 （ MHz） （ dB/km） （ km） 对 称 电 缆 6 20(4MHz) 12 方 便 方 便 同 轴 电 缆 400 19(60MHz) 1.6 方

5、便 较 方 便 微 波 波 导 40120 2 10 特 殊 特 殊 光 纤 光 缆 10000 0.23 50 方 便 特 殊 四 、 光 通 信 的 发 展v 1966年 美 籍 华 人 高 锟 和 Georgo.A.Hockham提 出 光 纤 通 信 概 念 。v 1970年 美 国 康 宁 公 司 的 马 勒 等 人 首 先 研 制 出 衰 耗 为 20dB/km的 光 纤 。v 1976年 发 现 光 纤 衰 减 的 两 个 窗 口 ： 1310nm， 1550nm。v 1980年 1550窗 口 衰 减 降 至 0.20dB/km， 接 近 理 论 值 。v 80年 代 初 多

6、模 光 纤 通 信 系 统 已 经 投 入 商 用 ， 单 模 光 纤 通 信 系 统 也 进 入 了 现场 试 验 。v 1983年 在 我 国 ， 连 接 武 汉 三 镇 的 8Mb/s系 统 的 投 入 使 用 。v 目 前 光 通 信 的 各 项 技 术 （ 光 纤 光 缆 、 器 件 、 系 统 ） 已 非 常 成 熟 。 光 通 信 逐步 向 系 统 高 速 化 、 网 络 化 ， 光 纤 长 波 长 化 ， 光 缆 纤 芯 高 密 化 ， 器 件 集 成 化等 方 向 发 展 。 有 源 器 件 -无 源 器 件v不 依 靠 外 加 电 源 （ 直 流 或 交 流 ） 的存 在

7、就 能 独 立 表 现 出 其 外 特 性 的 器件 就 是 无 源 器 件 。v否 则 就 称 为 有 源 器 件 。 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -1v1、 跳 线 （ Jumper cable)v单 模 ： 黄 色v多 模 ： 桔 色v通 常 为 2m 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -2v2、 耦 合 器 （ Coupler)（ Splitter) 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -3v光 分 路 器 （ Splitter） 的 结 构 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -4 (Fiber Array)Fiber Array 五 、 常

8、 见 的 光 学 无 源 器 件 -5v隔 离 器 （ Isolator)v只 容 许 光 单 向 传 播 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -6v波 分 复 用 器 （ WDM-Wavelength Division Multiplexers） vWDC： Wavelength Dependent Coupler 五 、 常 见 光 学 无 源 器 件 -7 (AWG)密 集 波 分 复 用 器 DWDM(Dense WDM-Wavelength Division Multiplexers )-光 栅 ， 薄 膜 ， 平 面 波 导 （ AWG） AWG 图 片 五 、 的 常 见

9、 的 光 学 无 源 器 件 -8 (Filter) DOC Color Filter 图 片 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -9v光 交 叉 复 用 器 ： OXC-Optical cross connectv可 调 衰 减 器 ： VOA-Variable optical attenuator OXC 图 片 OXC 图 片 何 为 OXC?v -路 由 器v OXC是 一 种 兼 有 复 用 、 配 线 、 保 护 /恢 复 、 监 控和 网 管 的 多 功 能 OTN传 输 设 备 ， 对 于 一 般 传 输 网 络而 言 ， OXC并 不 是 一 种 必 须 的 网 元

10、 ， 其 必 要 性 和 重要 性 取 决 于 网 络 规 模 、 规 划 者 的 保 护 /恢 复 策 略 和 对网 络 可 靠 性 的 要 求 等 各 方 面 因 素 。 但 从 整 个 传 输 网络 看 ， 为 了 提 供 网 络 必 须 的 灵 活 配 置 能 力 和 以 较 小的 冗 余 代 价 (含 线 路 和 设 备 )具 备 必 要 的 保 护 /恢 复 功能 ， 则 必 须 在 网 络 中 配 置 OXC设 备 ， 而 且 一 旦 在 网络 中 采 用 了 OXC设 备 ， 其 在 网 络 中 必 然 处 于 中 心 地位 ， 成 为 最 核 心 的 网 元 。 OXC在 网

11、 络 中 的 基 本 用 途v OXC在 网 络 中 的 基 本 用 途 是 进 行 自 动 的 业 务 疏 导 ， 着 眼 点 在网 络 。 其 主 要 功 能 有 ： 1.提 供 以 波 长 为 基 础 的 半 永 久 的 交 叉 连 接 功 能 ； 2.对 波 长 通 道 进 行 配 置 以 实 现 对 网 络 光 纤 资 源 的 优 化 ； 3.当 网 络 出 现 故 障 时 ， 迅 速 提 供 网 络 的 重 新 配 置 ； 4.根 据 业 务 量 的 变 化 优 化 网 络 ； 5.尽 量 允 许 运 营 者 自 由 使 用 各 种 信 号 格 式 (即 尽 量 保 持 网络 的

12、透 明 )。 五 、 常 见 的 光 学 无 源 器 件 -10v其 他 重 要 的 光 无 源 器 件 (1)光 开 关 switch(按 工 作 原 理 分 为 :机 械 式(LB);磁 光 式 (CL),电 光 式 等 等 ) (2)光 环 行 器 circulator. 六 、 常 见 光 有 源 器 件v 光 源 : LED-Light-emitting Diode、 LASER Diode-Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation TOSA， ROSA， PDv 光 放 大 器 （ EDFA） (Erbium-d

13、oped Optical Fiber Amplifier )v 调 制 器v 驱 动 器 七 、 基 本 光 学 参 数 -0v损 耗 定 义 ：v衰 减 产 生 的 原 因 ：A、 由 吸 收 造 成 的 损 耗 ， 吸 收 损 耗 时 由 于 制 造 光 纤 的材 料 不 纯 所 引 起 的 ， 这 些 杂 质 包 括 过 渡 金 属 （ Cr、 Cu、Fe、 Mn） 离 子 和 氢 氧 根 离 子 （ OH-） 。B、 由 散 射 造 成 的 损 耗 ， 是 由 光 纤 不 均 匀 性 所 产 生 的散 射 引 起 的 ， 与 吸 收 损 耗 相 比 ， 散 射 损 耗 不 存 在 光

14、-热 之 间 的 能 量 转 换 。C、 由 光 纤 弯 曲 造 成 的 辐 射 损 耗 。 = -10lg（ P0/Pi） (dB) 通 光 原 理 七 、 基 本 光 学 参 数 -1v 1、 插 入 损 耗 ： IL-Insertion Lossv 2、 回 波 损 耗 ： RL-Return Loss 七 、 基 本 光 学 参 数 -2vIL测 量 七 、 基 本 光 学 参 数 -3vRL测 量 七 、 基 本 光 学 参 数 -4v3、 方 向 性 ： DIR-Directivityv4、 过 盈 损 耗 ： EL-Excess Loss 七 、 基 本 光 学 参 数 -5v5

15、、 损 耗 一 致 性 ： IL Uniformity:ILmax-ILminv6、 波 长 依 存 损 耗 ： WDL:Wavelength Dependent Loss WDL 9.4 9.6 9.8 10 10.2 10.4 1260nm 1360nm 1460nm 1560nm Wavelength IL CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8 七 、 基 本 光 学 参 数 -6vPDL是 光 器 件 或 系 统 在 所 有 偏 振 状 态 下 的 最大 传 输 差 值 。 它 是 光 设 备 在 所 有 偏 振 状 态 下最 大 传 输 和 最 小 传 输

16、的 比 率 。vPDL定 义 如 下 ：PDL=-10log Tmax/Tmin其 中 Tmax和 Tmin分 别 表 示 测 试 器 件 （ DUT） 的最 大 传 输 和 最 小 传 输 。 七 、 基 本 光 学 参 数 -6v7、 温 度 依 存 损 耗vTDL:Temperature Dependent LossvTDL(25 85 )= TDL(85 ) -TDL(25 )vTDL(25 -40 )= TDL(-40 ) -TDL(25 )vTDL(85 -40 )= TDL(-40 ) -TDL(85 ) 七 、 基 本 光 学 参 数 -7 (Fiber Dispersion)

17、v光 纤 的 色 散 :Fiber Dispersionv 光 纤 的 色 散 ， 有 时 又 称 为 色 度 色 散 ， 是 指 单 位 长 度 内 基 模 的 群 时 延随 波 长 的 变 化 率 。 与 通 常 所 说 的 色 散 概 念 不 同 。 描 述 色 散 的 参 数 是色 散 系 数 ， 它 的 单 位 是 ps/km.nm， 其 中 ps代 表 10-12秒 。 它 是 引 起 光脉 冲 的 波 形 产 生 失 真 、 畸 变 ， 使 光 脉 冲 的 宽 度 变 宽 （ 幅 值 也 随 之 下降 ） 的 主 要 原 因 。 尤 其 是 在 大 容 量 高 速 率 的 时 候

18、 。v 光 纤 的 色 散 有 三 种 ： 材 料 色 散 、 波 导 色 散 以 及 模 间 色 散 。 材 料 色 散是 由 制 造 光 纤 材 料 的 折 射 率 n随 波 长 变 化 而 产 生 的 ； 波 导 色 散 则是 由 于 光 纤 结 构 尺 寸 a/ 随 波 长 变 化 而 产 生 的 。 材 料 色 散 和 波 导色 散 是 同 一 个 模 内 不 同 波 长 的 色 散 ， 而 模 间 色 散 （ 存 在 于 多 模 光 纤中 ） 是 同 一 波 长 不 同 模 之 间 的 色 散 。 一 般 情 况 下 ， 模 间 色 散 最 大 ， 材 料 色 散 次 之 ， 波

19、导 色 散 最 小 。 七 、 基 本 光 学 参 数 -8 (Fiber Dispersion) 七 、 基 本 光 学 参 数 -9v 8、 偏 振 模 色 散 ：v PMD-Polarization Mode Dispersion 是 指 基 模 的 两 个 正 交 偏 振 模 在 传 输 过 程 中 ， 由 于 纤 内 的 残 余 应 力 等 作 用 ， 而 引 起 群 时 延 差 。 随 着 光 纤 中 继 距 离的 增 长 以 及 传 输 速 率 的 提 高 ， 偏 振 模 色 散 （ PMD） 显 得 日 益 重 要 了 。 PMD值 ： 是 一 种 统 计 随 机 规 律 的

20、参 数 ， 它 有 两 种 定 义 ： 用 平 均 群 时 延 差 来 表 示 ， 其 单 位 为 ： ps/km 用 两 个 偏 振 模 的 传 输 时 间 的 均 方 根 差 来 表 示 ， 其 单 位 为 ； ps/ km 七 、 基 本 光 学 参 数 -10v9、 工 作 波 段 ： Operating Bandwidth 0.5dB / 1dB / 3dB 七 、 基 本 光 学 参 数 -11v10、 中 心 波 长 ： Center Wavelengthv11、 串 扰 ： Crosstalk =XTvAX:Adjacent Channel XTvAX-:Left Channe

21、l XT AX+:Right Channel XTvNX:Non-adjacent channel XT vTX:Total XTv12、 截 止 波 长 ： Stopband-Bandwidth/ 20dB / 40dBvRipple Coherent Total XT Total Channel Crosstalk,TX 示 意图 八 、 光 纤 简 介光 纤 的 定 义 光 纤 是 光 导 纤 维 (OF： OpticalFiber)的 简 称 ， 在 光 通 信 系 统 中 常 常 将Optical Fiber(光 纤 )又 简 化 为 Fiber。 光 纤 实 际 是 指 由 透 明

22、 材 料 作 成 的 纤 芯 和在 它 周 围 采 用 比 纤 芯 的 折 射 率 稍 低 的 材 料 作 成 的 包 层 所 被 覆 ， 并 将 射 入 纤 芯 的光 信 号 ， 经 包 层 界 面 反 射 ， 使 光 信 号 在 纤 芯 中 传 播 前 进 的 媒 体 。 光 纤 的 成 分 (一 般 ) 通 信 光 纤 的 主 要 是 由 高 纯 度 石 英 组 成 光 纤 裸 纤 一 般 分 为 三 层 ： 中 心 高 折 射 率 玻 璃 芯 、中 间 为 低 折 射 率 硅 玻 璃 包 层 、 最 外 是 加 强 用 的 树 脂 涂 层 八 、 光 纤 简 介纤 别 ITU IEC

23、小 类阶 跃 型 、 梯 度 型50/125、 A1a62.5/125 A1bG652 非 色 散 位 移 光 纤 B11 1550nm低 损 耗 光 纤 B12G653 色 散 位 移 光 纤 B2G654 截 止 波 长 位 移 光 纤G655 非 零 色 散 位 移 光 纤G651多 模 光 纤单 模 光 纤 B4(一 )按 纤 芯 折 射 率 的 分 布 来 分 :阶 跃 型 光 纤 /梯 度 型 光 纤 /环 型 光 纤 /W型 光 纤 。(二 )按 传 导 模 式 来 分 ： 多 模 光 纤 /单 模 光 纤 /特 种 光 纤(三 )按 光 纤 的 构 成 材 料 来 分 ： 硅

24、酸 盐 光 纤 /氟 化 物 光 纤 /塑 料 光 纤 /液 体 光 纤A B A B 说 明 八 、 光 纤 简 介 -光 纤 分 类 2 八 、 光 纤 简 介 -光 纤 分 类 3vG652B:SMF28vG652C:SMF28e(无 水 峰 光 纤 ） 八 、 单 模 光 纤 结 构 八 、 光 纤 制 作 -预 制 棒 八 、 光 纤 制 作 -拉 丝 八 、 光 纤 通 光 原 理 1 八 、 光 纤 通 光 原 理 2 几 何 特 性 _多 模 光 纤 : 纤 芯 直 径 (50/62.5) 3.0 m 包 层 直 径 125.0 1.0 m 纤 芯 不 圆 度 6% 包 层 不

25、 圆 度 1% 芯 径 /包 层 不 圆 度 6% 涂 层 直 径 245 10 m 几 何 特 性 _单 模 光 纤 芯 径 不 圆 度 6% 包 层 直 径 125 1 m 包 层 不 圆 度 1% 模 场 同 心 度 偏 差 0.8m 涂 层 直 径 245 10 m 涂 层 不 圆 度 5% 涂 层 /包 层 同 心 度 偏 差 12 m 技 术 规 范 _多 模 光 纤芯 径 标 称 值 (m) 50.0 3.0 62.5 3.0 数 值 孔 径 0.20 0.02 0.275 0.015衰 减 系 数 (dB/km) 850nm A B2.3 2.5 A B 2.6 3.01310

26、nm 0.5 0.7 0.6 0.8传 输 带 宽 (MHZ.km) 850nm 400 500 200 4001310nm 8001000 600 1000 技 术 规 范 _单 模 光 纤波 长 (nm) A B衰 减 1310 0.35dB/km 0.40dB/km1550 0.22dB/km 0.25dB/km模 场 直 径 1310 9.3 0.5m1550 10.5 1.0m色 散 系 数(ps/km.nm) 12851339 3.5 1550 18截 止 波 长 1260 70nm PMD 0.2ps/ km 机 械 特 性多 模 光 纤 单 模 光 纤筛选强度100kpsi或

27、1%应 变 100kpsi或 1%应 变涂层剥离力 1.3N 1.3N8.9N光纤卷曲半径4米 4米动态疲劳系数 25 20 光 纤 的 衰 减 造 成 光 纤 衰 减 的 主 要 因 素 有 ： 本 征 ， 弯 曲 ， 挤 压 ， 杂 质 ， 不 均 匀 和 对 接 等 。 本 征 ： 是 光 纤 的 固 有 损 耗 ， 包 括 ： 瑞 利 散 射 ， 固 有 吸 收 等 。 弯 曲 ： 光 纤 弯 曲 时 部 分 光 纤 内 的 光 会 因 散 射 而 损 失 掉 ， 造 成 的 损 耗 。 挤 压 ： 光 纤 受 到 挤 压 时 产 生 微 小 的 弯 曲 而 造 成 的 损 耗 。 杂

28、 质 ： 光 纤 内 杂 质 吸 收 和 散 射 在 光 纤 中 传 播 的 光 ， 造 成 的 损 失 。 不 均 匀 ： 光 纤 材 料 的 折 射 率 不 均 匀 造 成 的 损 耗 。 对 接 ： 光 纤 对 接 时 产 生 的 损 耗 ， 如 ： 不 同 轴 （ 单 模 光 纤 同 轴 度 要 求 小 于0.8 m） ， 端 面 与 轴 心 不 垂 直 ， 端 面 不 平 ， 对 接 心 径 不 匹 配 和 熔 接 质 量差 等 。 光 纤 的 优 点 光 纤 的 通 频 带 很 宽 .理 论 可 达 30亿 兆 赫 兹 。 无 中 继 段 长 .几 十 到 100多 公 里 ， 铜

29、 线 只 有 几 百 米 。 不 受 电 磁 场 和 电 磁 辐 射 的 影 响 。 重 量 轻 ， 体 积 小 。 例 如 ： 通 2万 1千 话 路 的 900对 双 绞 线 ， 其直 径 为 3英 寸 ， 重 量 8吨 /KM。 而 通 讯 量 为 其 十 倍 的 光 缆 ， 直径 为 0.5英 寸 ， 重 量 450P/KM。 光 纤 通 讯 不 带 电 ， 使 用 安 全 可 用 于 易 燃 ， 易 暴 场 所 。 使 用 环 境 温 度 范 围 宽 。 化 学 腐 蚀 ， 使 用 寿 命 长 。 光 纤 使 用 中 注 意 事 项u光 纤 在 取 放 和 传 输 中 要 轻 拿 轻

30、 放u光 纤 在 使 用 中 不 要 过 度 弯 曲 和 绕 环 ， 这 样 会 增 加 光在 传 输 过 程 的 衰 减 。 一 般 来 说 。u光 纤 跳 线 使 用 后 一 定 要 用 保 护 套 将 光 纤 接 头 保 护 起来 。 Pigtail 标 准 拿 取 方 式参 考 图 片 : Pigtail type摆 放 方 式 光 纤 使 用 注 意 事 项危险光纤易受损的地方此种绕法光纤易断 有 可 能 被 折 段 的 光 纤 的 现 象注 意 考 虑 红 光 在 SMF-28中 以多 模 方 式 传 播 ,所 以 这 种 判 断方 法 只 能 作 为 一 个 辅 助 判 断方 法

31、 ,不 能 肯 定 的 表 明 光 纤 线一 定 断 掉 ,还 需 要 以 性 能 来 判 定 光 纤 的 检 查请 参 考 WI-IQC0110 光 纤 及 connector检 验 标准 附 录 1： 光 纤 技 术 指 标 （ G652) 附 录 1： 光 纤 技 术 指 标 （ G652) 附 录 2： 光 纤 技 术 指 标 （ G655) 附 录 2： 光 纤 技 术 指 标 （ G655) Connector 介 绍v 一 、 光 纤 连 接 器 的 定 义 及 用 途v 二 、 光 纤 连 接 器 的 组 成v 三 、 光 纤 Connector工 作 的 基 本 原 理v 四

32、 、 Connector的 分 类v 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍v 六 、 Connector的 性 能v 七 、 光 纤 连 接 器 的 IL/RL测 试 原 理 一 、 光 纤 连 接 器 的 定 义 及 用 途v 目 前 对 于 光 纤 的 连 接 有 两 种 方 式 : 一 种 是 固 定 连 接 器 ,比 如 将 两 段 光 纤 通 过 熔 接 机 连 接 ; 另 一 种 就 是 活 动 连 接 器 .Connector就 是 一 种 活 动 连 接 器 .俗 称 活 接 头 ,国 际 电 信 联 盟 (ITU)建 议 将 其 定 义 为 ” 用 以

33、 稳 定地 ,但 并 不 是 永 久 地 连 接 两 根 或 多 根 光 纤 的 无 源 组 件 ” 。 主 要用 于 实 现 系 统 中 设 备 间 、 设 备 与 仪 表 间 、 设 备 与 光 纤 间 以 及光 纤 与 光 纤 间 的 非 永 久 性 固 定 连 接 ， 是 光 纤 通 讯 系 统 中 不 可缺 少 的 无 源 器 件 。 正 是 由 于 连 接 器 的 使 用 ， 使 光 通 道 之 间 的可 拆 式 连 接 成 为 可 能 ， 从 而 为 光 纤 提 供 了 测 试 入 口 ， 方 便 了光 系 统 的 调 制 与 测 试 ， 又 为 网 路 管 理 提 供 了 媒

34、介 ， 使 光 系 统的 转 接 调 度 更 加 灵 活 。 *ITU-T: International Telecommunication Union-Telecommunication Sector国 际 电 信 联 盟 -电 信 标 准 部 * 二 、 光 纤 连 接 器 的 组 成v 一 、 光 纤 连 接 器 的 形 式 一 般 以 跳 线 、 尾 纤 、 尾 缆 等 几 类 存 在 。 1、 跳 线 Jumper： 在 一 段 光 纤 （ 或 单 芯 光 缆 ） 的 两 头 都 装 上 插 头 ， 称 为 跳 线 ， 主 要 作 光 配 线 使 用 。 2、 尾 纤 Pigtail

35、： 在 一 段 光 纤 （ 或 单 芯 光 缆 ） 的 一 头 装 上 插 头 ， 另 外 一 头 装 上 Ferrule,称 为 尾 纤 pigtail，主 要 与 光 器 件 相 连 。 3、 连 接 器 Connector： 在 一 段 光 纤 （ 或 单 芯 光 缆 ） 的 一 头 装 上 插 头 。 4、 尾 缆 ： 在 一 段 多 芯 光 缆 的 一 头 装 上 插 头 ， 称 为 尾 缆 ， 用 于 连 接 干 线 与 光 配 线 设 备 。 5、 适 配 器 ： 将 两 个 光 插 头 连 接 起 来 的 器 件 叫 适 配 器 。 二 、 光 插 头 的 组 成 ： 光 插

36、头 由 三 大 部 分 ： 光 纤 Fiber， 插 芯 Ferrule,外 部 散 件 Accessories, Adaptor适 配 器 光 纤 ： 常 用 的 一 般 为 SM， MM。 外 径 均 为 125um， 而 芯 径 分 别 为 9um/50/60um. Ferrule是 连 接 器 的关 键 零 件 ， 材 料 有 不 锈 钢 ， 不 锈 钢 镶 陶 瓷 、 全 陶 瓷 、 玻 璃 、 塑 料 等 等 。 由 于 陶 瓷 材 料 具 有 优 良 的 温 度 稳定 性 、 机 械 耐 磨 性 和 抗 腐 蚀 能 力 ， 在 光 通 讯 多 采 用 陶 瓷 Ferrule.外

37、部 散 件 是 光 纤 连 接 器 中 的 辅 助 部 件 ，制 作 材 料 以 型 号 而 定 ， 有 金 属 和 塑 料 。 插 针 的 主 要 尺 寸 为 ： 外 径 ： 2.499 0.0005mm（ LC型 ： 1.25mm) 外 径 不 圆 度 ： 0.0005mm; 微 孔 直 径 ： 125+1/0um(或 126+1/0um； 127+1/0um） 微 孔 偏 心 量 ： 1um. 微 孔 深 度 ： 4mm或 10mm 插 针 外 圆 柱 面 光 洁 度 ： 14 端 面 形 状 为 球 面 ， 曲 率 半 径 为 20-60mm 二 、 光 纤 连 接 器 的 组 成v

38、三 、 图 片 展 示 ：JUMPER Pigtail 三 、 光 纤 Connector工 作 的 基 本 原 理v 光 纤 连 接 器 的 基 本 原 理 就 是 利 用 某 种 机 械 结 构 ,使 两 个 抛 光 的 光 纤 端 面 精 确 对准 并 紧 密 配 合 从 而 达 到 最 好 的 模 场 匹 配 .(三 种 失 配 :径 向 失 配 ,轴 向 失 配 ,角 向 失 配 ) (1)两 根 光 纤 之 间 的 对 接 耦 合 ,对 径 向 错 位 非 常 敏 感 ,因 此 要 求 固 定 光 纤 的 陶 瓷 插芯 Ferrule具 有 非 常 高 的 圆 度 ,内 孔 具 有

39、 非 常 的 同 心 度 ,内 孔 径 尺 寸 非 常 精 确 . (2)为 了 保 证 两 根 光 纤 的 紧 密 接 触 ,要 求 Ferrule端 面 研 磨 成 球 面 而 非 平 面 ,这 样有 助 于 其 中 心 的 光 纤 相 互 接 触 ;另 外 光 纤 连 接 器 对 接 时 ,借 助 弹 簧 施 加 一 定 的 压 力 ,是 陶 瓷 插 芯 的 球 端 面 发 生 轻 微 变 形 以 保 证 两 光 纤 端 面 的 紧 密 接 触 ,如 图 .需 要 说 明的 是 ,光 纤 连 接 器 就 是 靠 这 种 紧 密 接 触 来 避 免 菲 涅 尔 反 射 ,而 不 用 在 端

40、 面 镀 AR增 透膜 .考 虑 到 在 端 面 镀 AR增 透 膜 ,经 常 插 拔 必 然 会 破 坏 膜 层 ,所 以 不 用 AR Coating. 四 、 Connector的 分 类v 按 端 面 划 分 ： 可 加 工 平 面 （ FC） 、 球 面 （ PC） 、 精 抛 球 面 （ UPC） 、 斜 球 面（ APC） （ PC： physical contact; UPC: ultra PC; APC: angled PC) v 按 型 号 划 分 ： 可 分 为 FC， SC， ST， LC， MU， MT-RJ、 VFo， 双 锥 、 F-SMA、 D4、 MT等 等

41、不 少 于 30种 。v 按 光 纤 划 分 ： 单 模 、 多 模 、 数 据 光 纤 连 接 器 以 及 特 别 用 途 的 保 偏 PM连 接器 。v 按 光 纤 数 量 ： 单 通 道 ， 双 联 Duplex， 多 联 Multiplex黑 色 FC/PC SC/PC蓝 色 四 、 Connector的 分 类 2接 上 页 ： FC/APC绿 色 绿 色SC/APCSC/APC绿 色 SC/PC蓝色 错 误 接 法 Connector的 分 类 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 1v （ 一 ） FC型 连 接 器 ： （ FC/FC、 FC/PC（ U

42、PC） 、 FC/APC）v 1： 最 早 是 由 日 本 NTT研 制 。 FC是 Ferrule Connector的 缩 写 ， 表 明 其 外部 加 强 方 式 是 采 用 金 属 套 ， 紧 固 方 式 为 螺 丝 扣 。 最 早 ， FC类 型 的 连 接 器 ，采 用 的 陶 瓷 插 针 的 对 接 端 面 是 平 面 接 触 方 式 (FC)。 此 类 连 接 器 结 构 简 单 ，操 作 方 便 ， 制 作 容 易 ， 但 光 纤 端 面 对 微 尘 较 为 敏 感 ， 且 容 易 产 生 菲 涅 尔反 射 ， 提 高 回 波 损 耗 性 能 较 为 困 难 。 后 来 ，

43、对 该 类 型 连 接 器 做 了 改 进 ，采 用 对 接 端 面 呈 球 面 的 插 针 (PC)， 而 外 部 结 构 没 有 改 变 ， 使 得 插 入 损 耗和 回 波 损 耗 性 能 有 了 较 大 幅 度 的 提 高 。v 2： 图 片 展 览 ： 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 2v (二 )SC型 光 纤 连 接 器 1： SC： Subscriber Connector 用 户 连 接 器 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 22： 图 片 展 览 ：3： 标 准 尺 寸 请 参 考 相 关 资 料 。 五 、 常 用

44、 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 3v （ 三 ） LC型 连 接 器 1： LC = Lucent connector 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 3v 2： 图 片 展 览 ： 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 4（ 四 ） MU型 连 接 器 ： MU (Miniature unit-Coupling) 1： 以 目 前 使 用 最 多 的 SC型 连 接 器 为 基 础 ， 由 NTT研 制 开发 出 来 的 世 界 上 最 小 的 单 芯 光 纤 连 接 器 ， 该 连 接 器 采 用1.25mm直 径 的

45、套 管 和 自 保 持 机 构 ， 其 优 势 在 于 能 实 现 高 密度 安 装 。 利 用 MU的 l.25mm直 径 的 套 管 ， NTT已 经 开 发 了MU连 接 器 的 系 列 。 它 们 有 用 于 光 缆 连 接 的 插 座 型 光 连 接 器（ MU A系 列 ） ， 具 有 自 保 持 机 构 的 底 板 连 接 器 （ MU B系 列 ） 以 及 用 于 连 接 LD PD模 块 与 插 头 的 简 化 插 座 （ MU-SR系 列 ） 等 。 随 着 光 纤 网 络 向 更 大 带 宽 更 大 容 量 方 向 的 迅速 发 展 和 DWDM技 术 的 广 泛 应 用

46、 ， 对 MU型 连 接 器 的 需 求 也将 迅 速 增 长 。 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 4v 2： 图 片 展 览 ： 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 5v （ 五 ） ST型 ： Straight Tip 直 通 式 光 纤 连 接 器 v 1： ST型 连 接 器 是 由 美 国 电 话 电 报 公 司 (AT&T公 司 开 发 的 ， 它 采 用带 键 的 卡 口 式 锁 紧 机 构 ， 确 保 连 接 时 准 确 对 中 。v 2： 图 片 展 览 ： 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍

47、6v （ 六 ） 双 锥 型 连 接 器 （ Biconic Connector） 1： 这 类 光 纤 连 接 器 中 最 有 代 表 性 的 产 品 由 美 国 贝 尔 实 验 室 开 发 研 制 ，它 由 两 个 经 精 密 模 压 成 形 的 端 头 呈 截 头 圆 锥 形 的 圆 筒 插 头 和 一 个 内 部 装有 双 锥 形 塑 料 套 筒 的 耦 合 组 件 组 成 。 2： 图 片 展 览 ： 五 、 常 用 Connector（ 按 型 号 ） 介 绍 7/8v (七 ) DIN47256型 光 纤 连 接 器 这 是 一 种 由 德 国 开 发 的 连 接 器 。 这 种

48、 连 接 器 采 用 的 插 针 和 耦 合 套 筒的 结 构 尺 寸 与 FC型 相 同 ， 端 面 处 理 采 用 PC研 磨 方 式 。 与 FC型 连 接 器 相比 ， 其 结 构 要 复 杂 一 些 ， 内 部 金 属 结 构 中 有 控 制 压 力 的 弹 簧 ， 可 以 避 免因 插 接 压 力 过 大 而 损 伤 端 面 。 另 外 ， 这 种 连 接 器 的 机 械 精 度 较 高 ， 因 而介 入 损 耗 值 较 小 。 v (八 ) MT-RJ型 连 接 器 Mechanical Transfer Registered Jack经 鉴 定 的 机 械 传 送 式 插 座

49、MT-RJ起 步 于 NTT开 发 的 MT连 接 器 ， 带 有 与 RJ-45型 LAN电 连 接 器相 同 的 闩 锁 机 构 ， 通 过 安 装 于 小 型 套 管 两 侧 的 导 向 销 对 准 光 纤 ， 为 便 于与 光 收 发 信 机 相 连 ， 连 接 器 端 面 光 纤 为 双 芯 （ 间 隔 0.75mm） 排 列 设 计 ，是 主 要 用 于 数 据 传 输 的 下 一 代 高 密 度 光 连 接 器 。 六 、 Connector的 性 能 1（ 一 ） 光 学 性 能 1： 插 入 损 耗 IL： 它 表 示 光 在 通 过 光 纤 连 接 器 后 ， 光 功 率

50、损 耗 的 大 小 ， 用 dB表 示 。 一 般 要 求 IL0.3dB IL=-10lg(Pout/Pin) 2: 回 波 损 耗 RL： 它 表 示 光 在 通 过 光 纤 连 接 器 后 ， 后 向 反 射 光 与 入 射 光 的 比 值 。 用 dB表 示 。 RL一 般PC40dB,UPC 50dB,APC 60dB. RL=-10lg(P反 /Pin) 3:重 复 性 ： 重 复 插 拔 后 IL的 变 化 值 。 用 dB表 示 ， 在 1000次 插 拔 之 后 ， 插 入 损 耗 IL的 变 化 值 0.1dB. 4:互 换 性 ： 将 插 头 和 适 配 器 按 一 定

51、规 则 互 换 后 ， 插 入 损 耗 IL的 变 化 数 值 。 互 换 性 0.2dB.（ 二 ） 机 械 性 能 1： Ferrule端 面 的 技 术 指 标 ： 曲 率 半 径 ： Ferrule的 端 面 多 研 磨 成 球 面 或 斜 球 面 ， 它 的 曲 率 半 径 应 在 标 准 规 定 的 范 围 内 。 曲 率 半径 ： PC： 7-25mm APC:5-15mm 顶 点 偏 移 ： 指 研 磨 形 成 的 球 心 和 纤 芯 之 间 的 距 离 。 顶 点 偏 移 50um. 光 纤 高 度 ： 光 纤 相 对 于 球 面 的 高 度 ， 标 准 为 （ -100，

52、+100） nm. 插 针 端 面 粗 糙 度 ： Rq:0-50nm Ra:0-50nm 光 纤 端 面 粗 糙 度 ： Rq:0-50nm Ra:0-50nm 六 、 Connector的 性 能2： 对 光 纤 连 接 器 的 机 械 性 能 的 确 定 ， ITU建 议 按 下 表 的 要 求 加 以 考 虑 。 对 于 光 纤 连 接 器 机 械 性 能 的 实 验 方 法 ， ITU建 议 按 IEC847-1总 规 范 最 新 修 订 版 所 规 定 的 方 法 进 行 。抽 样 数 量 ， 除 特 别 要 求 外 ， IEC规 定 一 般 不 少 于 5个 连 接 器 /光 缆

53、 组 合 体 。 对 于 部 分 实 验 项 目 ， IEC规 定 的实 验 方 法 中 还 明 确 了 实 验 条 件 以 及 评 价 标 准 ： （ 1） 对 于 配 对 连 接 器 的 轴 向 抗 拉 强 度 和 至 少 包 含 5个 连 接 器 的 光 缆 组 合 体 的 强 度 保 持 力 ， IEC确 定 最小 为 90N.(2)对 于 弯 曲 性 能 ， IEC规 定 至 少 应 测 试 5个 连 接 器 /光 缆 组 合 体 样 品 。 应 在 距 连 接 器 1m处 对 光 缆施 加 15.0N的 里 。 在 1.25cm半 径 的 圆 轴 上 弯 曲 300个 循 环 。

54、实 验 结 束 后 ， 附 加 损 耗 不 大 于 0.2dB。 （ 3） 对于 下 垂 性 能 IEC规 定 至 少 实 验 5个 安 装 了 连 接 器 的 光 缆 组 合 体 。 实 验 后 的 最 大 附 加 损 耗 不 大 于 0.2dB（ 4）对 于 振 动 性 能 ， IEC规 定 振 动 频 率 范 围 为 10-55HZ， 稳 定 振 幅 为 0.75mm。 实 验 后 的 最 大 附 加 损 耗 不 大 于0.2dB. 六 、 Connector的 性 能（ 三 ） 环 境 性 能 对 于 光 纤 连 接 器 环 境 性 能 的 确 定 ITU建 议 如 下 表 ： ITU

55、建 议 按 安 装 条 件 加 以 考 虑 。 所 抽 样 品 和 数 量 ， 除 特 殊 要 求 外 ， ITU建 议一 般 选 用 装 配 了 连 接 器 的 光 缆 ， 数 量 不 少 于 10根 。 对 于 部 分 实 验 项 目 ， ITU还 明确 了 实 验 条 件 和 评 价 标 准 。 （ 1） 对 于 TC的 实 验 ， ITU建 议 -4070 ， 循 环 次 数 为 40个 Cycle.实 验 后 与 原 始 数 据 比 较 ， 附 加 损 耗 EL不 超 过 0.5dB. （ 2） 对 于 高 湿 度 DH性 能 ， ITU建 议 条 件 为 ： 60+/-2 ， 相

56、对 湿 度 为 90-95%，持 续 时 间 为 504h,实 验 后 与 原 始 数 据 对 比 ， 附 加 损 耗 不 超 过 0.5dB. （ 3） 高 低 冷 （ 冷 /干 热 ） 性 能 ， 主 要 是 用 以 评 估 储 存 温 度 对 装 配 了 连 接 器 光缆 组 合 件 的 影 响 。 对 于 此 项 目 的 实 验 ， ITU建 议 在 最 高 干 热 80 和 最 低 温 度 -55 下 个 持 续 保 温 360h。 然 后 把 带 连 接 器 的 光 缆 稳 定 在 21+/-2 ， 相 对 湿 度 为50%的 环 境 下 ， 持 续 24h。 实 验 前 后 的

57、附 加 损 耗 不 应 超 过 0.5dB 六 、 Connector的 性 能(四 ） 光 纤 连 接 器 的 寿 命 ： 由 于 维 护 中 转 接 跳 线 和 正 常 测 试 等 需 要 ， 光 纤 连 接 器 经 常 进 行 插 拔 ，所 以 引 出 了 插 拔 寿 命 即 最 大 可 插 拔 次 数 的 问 题 。 这 个 问 题 的 提 出 应 基 础这 样 的 前 提 ： 光 纤 连 接 器 在 正 常 使 用 条 件 下 ， 经 规 定 次 数 的 插 拔 ， 个 元件 无 机 械 损 伤 ， 附 加 损 耗 不 超 过 限 值 （ 通 常 为 0.2dB)。 光 纤 连 接

58、器 的 插拔 寿 命 一 般 由 元 件 的 机 械 磨 损 情 况 决 定 的 。 当 前 光 纤 连 接 器 的 插 拔 寿 命一 般 可 以 达 到 大 于 1000次 ， 附 加 损 耗 不 超 过 0.2dB。 对 于 开 槽 陶 瓷 耦 合套 筒 的 光 纤 连 接 器 来 说 ， 由 于 陶 瓷 材 料 存 在 裂 纹 生 长 ， 因 此 静 态 疲 劳 将导 致 套 筒 破 裂 。 根 据 有 关 资 料 介 绍 ， 为 经 筛 选 的 此 类 套 筒 20年 的 破 损 概率 为 1/10000。 若 以 比 工 作 应 力 大 2.6倍 的 筛 选 力 进 行 筛 选 实 验 ， 那 么 20年 内 将 不 会 发 生 破 裂 ， 为 小 概 率 事 件 。 *备 注 ： 为 了 提 高 各 自 的 竞 争 力 ， 各 家 公 司 都 在 遵 循Bellcore/Telcordia 的 标 准 。 * 七 、 光 纤 连 接 器 的 IL/RL测 试 原 理vIL测 试 ： 七 、 光 纤 连 接 器 的 IL/RL测 试 原 理vRL测 量 ：