1,插入損耗的概念
(1)光纖連接器插入損耗(IL)的定義:其中P1為輸出光功率,P0為輸入光功率。插入損耗單位為dB。
(2)光纖連接器插入損耗的測(cè)試方法
光纖連接器的插入損耗的測(cè)試方法一般有三種:基準(zhǔn)法、替代法、標(biāo)準(zhǔn)跳線比對(duì)法。 由于在大批量的生產(chǎn)過程中,要求插入損耗的測(cè)試必須快速、準(zhǔn)確且無破壞性。 因此現(xiàn)在的生產(chǎn)廠家大都采用第三種方法,即標(biāo)準(zhǔn)跳線比對(duì)法。
當(dāng)單模光纖尾纖小于50M、多模光纖尾纖小于10M時(shí),尾纖自身的損耗可以忽略不計(jì),此時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)即為3端相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)連接器的插入損耗,并將此數(shù)據(jù)提供給客戶。當(dāng)單模光纖尾纖大于50M、多模光纖尾纖大于10M時(shí),應(yīng)在測(cè)出的損耗值中減去光纖自身的損耗值。
(3)重復(fù)性
重復(fù)性是指同一對(duì)插頭,在同一只適配器中多次插拔之后,其插入損耗的變化范圍。單位用dB表示。重復(fù)性一般應(yīng)小于0.1dB.
(4)互換性
由于光纖連接器的插入損耗是用標(biāo)準(zhǔn)跳線比對(duì)法測(cè)出的,其值是一個(gè)相對(duì)值。所以在任意對(duì)接時(shí),實(shí)際的插入損耗值很可能會(huì)大于用標(biāo)準(zhǔn)跳線比對(duì)法測(cè)出的值,而且不同的連接頭、不同的適配器,其影響程度也會(huì)有所不同。因此就有了互換性這一指標(biāo)要求。連接頭互換性是指不同插頭之間,或者不同適配器任意轉(zhuǎn)換后,其插入損耗的變化范圍。其一般應(yīng)小于0.2dB。
2,光纖連接器插入損耗的主要因素
(1)光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)(纖芯直徑不同、數(shù)值孔徑不同、折射率分布不同及其它原因等)的失配引起的損耗。
(2)纖芯對(duì)中誤差(纖芯錯(cuò)位損耗)
由于纖芯橫向錯(cuò)位引起的損耗我們稱之為錯(cuò)位損耗。 它是產(chǎn)生插入損耗的重要原因。
式中,d、a、w分別為橫向錯(cuò)位、纖芯半徑和模場(chǎng)直徑。
多模漸變光纖在模式穩(wěn)態(tài)分布時(shí)的錯(cuò)位損耗為:
單模光纖連接時(shí),當(dāng)模場(chǎng)分布用高斯近似時(shí),其錯(cuò)位損耗為:
此類損耗產(chǎn)生原因有多方面的因素。主要包括光纖的纖芯/包層同心度、插芯的同心度以及測(cè)試適配器的參數(shù)不理想等。上述幾種因素對(duì)插損的影響還與外部器
(3)端面形狀與間隙引起的損耗
造成此種損耗的原因主要是因?yàn)楣饫w連接器端面的物理參數(shù)不夠理想,造成兩連接光纖端面非平面直接接觸,而留有一定間隙或非平面接觸引起的。根據(jù)相關(guān)公式推論得出:只要端面間隙控制在1um以內(nèi),這種損耗就可以忽略不計(jì)。
當(dāng)然影響插入損耗的因素除以上三種外還有很多,如:外部器件的尺寸配合、端面傾斜、端面的菲涅爾反射等。
3,生產(chǎn)過程控制要素
(1)插芯的品質(zhì)
主要是插芯的內(nèi)孔徑和同心度。對(duì)于多模光纖連接器來說,要求其插芯同心度小3um,對(duì)單模光纖連接器來說,要求其插芯同心度小于1um。插芯的同心度、研磨后端面的物理參數(shù)以及外部件的配合尺寸等因素,將最終影響到纖芯/插芯同心度,最終導(dǎo)致錯(cuò)位損耗的發(fā)生。
(2)研磨的水平
衡量研磨好壞的標(biāo)準(zhǔn),一要看其端面,二要看其物理參數(shù)。物理參數(shù)主要有三個(gè):曲率半徑、球面偏心、光纖凹陷。對(duì)于APC型的連接器來說,還包括端面角度(斜8度)及鍵角偏差兩個(gè)參數(shù)。這些參數(shù)均可對(duì)插損造成影響。IEC均對(duì)這幾個(gè)參數(shù)提出了明確的要求,并有具體的指標(biāo)規(guī)定。要做到這一點(diǎn),一臺(tái)性能穩(wěn)定的研磨機(jī)是必不可少的。光纖連接器生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的品質(zhì)問題,絕大部分都直接或間接與研磨機(jī)的穩(wěn)定性有關(guān)。
損耗產(chǎn)生原因有多方面的因素。主要包括光纖的纖芯/包層同心度、插芯的同心度以及測(cè)試適配器的參數(shù)不理想等。上述幾種因素對(duì)插損的影響還與外部器件有尺寸配合有關(guān),端面形狀與間隙引起的損耗 。造成此種損耗的原因主要是因?yàn)楣饫w連接器端面的物理參數(shù)不夠理想,造成兩連接光纖端面非平面直接接觸,而留有一定間隙或非平面接觸引起的。根據(jù)相關(guān)公式推論得出:只要端面間隙控制在1um以內(nèi),這種損耗就可以忽略不計(jì)。
(3)外部件尺寸配合
外部件的尺寸配合將對(duì)連接器的重復(fù)性和互換性產(chǎn)生直接影響。尤其對(duì)APC型的連接器來說,如果尺寸配合不夠理想的話,其互換性和重復(fù)性將可能會(huì)超過0.1dB或者更差。
4,測(cè)試控制要素
(1)精確可靠的測(cè)試儀器
為使測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,精確穩(wěn)定的測(cè)試儀器將為此提供可靠保證。
(2)標(biāo)準(zhǔn)連接器
標(biāo)準(zhǔn)連接器是一套精密制造或精選的連接器它包括標(biāo)準(zhǔn)跳線和標(biāo)準(zhǔn)適配器兩部分。光纖連接器的插入損耗實(shí)際上是其相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線的損耗,因此必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線的指標(biāo)(光學(xué)參數(shù)和物理參數(shù))進(jìn)行嚴(yán)格控制。同樣,適配器的指標(biāo)也要嚴(yán)格按照挑選標(biāo)準(zhǔn)適配器的原則進(jìn)行控制。這樣測(cè)試的結(jié)果才會(huì)最大可能地體現(xiàn)被測(cè)試連接器的真實(shí)品質(zhì)。因此,體現(xiàn)測(cè)試的準(zhǔn)確性與可靠性的關(guān)鍵就是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試線與標(biāo)準(zhǔn)適配器的控制。
(3)端面潔凈度
因光纖的外徑只有125um,而通光部分更小,單模光纖只有9um左右,多模光纖有50um和62.5um兩種,所以對(duì)光纖端面的潔凈度要求很高。測(cè)試前一定要清潔光纖端面,確保端面高度清潔,這樣才能保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。如一次清潔不行,可以多清潔幾次。
5,重復(fù)性與互換性
(1)影響重復(fù)性的因素
主要是機(jī)械配合尺寸。如果配合尺寸較好的話,每次插拔均能重現(xiàn)同樣的對(duì)接狀態(tài),測(cè)試結(jié)果就不會(huì)發(fā)生大的變化,另外還有適配器的好壞也會(huì)對(duì)重復(fù)性造成影響。
(2)影響互換性的因素
第三部分的所有因素,即插芯的品質(zhì)、研磨的水平、及外部件的配合尺寸等都會(huì)對(duì)互換性造成影響,因此也就更凸現(xiàn)了這些指標(biāo)的重要性。