【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】光通信的發(fā)展離不開(kāi)技術(shù)的革新,近日西比(湖州)通信科技有限公司副總經(jīng)理張曉東向本網(wǎng)投稿,發(fā)布光纖懸浮技術(shù)文章,訊石在此感謝,同時(shí)也歡迎行業(yè)專業(yè)人士投稿,ICC愿提供行業(yè)技術(shù)信息交流平臺(tái)(投稿可發(fā)送至
cathy@iccsz.com)。據(jù)悉,此項(xiàng)技術(shù)公司已申請(qǐng)專利保護(hù),“我們的懸浮技術(shù)對(duì)光纖凢乎無(wú)損害,安裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便,光輸送離閃性小”據(jù)市場(chǎng)部戴先生介紹。目前應(yīng)用此技術(shù)的光纖快速連接器產(chǎn)品已定型,將很快推向市場(chǎng)。
本文作者:西比(湖州)通信科技有限公司副總經(jīng)理張曉東,張總有16年光纖行業(yè)研發(fā)和制造經(jīng)驗(yàn),是12項(xiàng)光纖技術(shù)和
光無(wú)源器件技術(shù)發(fā)明人。目前任西比(湖州)通信科技有限公司入戶光纜接續(xù)和布線產(chǎn)品負(fù)責(zé)人。
引言:
在光纖出現(xiàn)的30多年時(shí)間里光纖在應(yīng)用中是懸浮的,但并沒(méi)有人提出光纖懸浮技術(shù)。直到近年以PLC和快接為代表的新型ODN網(wǎng)絡(luò)器件出現(xiàn)后,隨之出現(xiàn)了可以精確定位精確對(duì)接的光纖壓接技術(shù),例如光纖陣列、光纖冷接連接器、現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖連接器。與這些新技術(shù)比較,我們?cè)诖颂岢鲂滦?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e6%97%a0%e6%ba%90%e5%99%a8%e4%bb%b6&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光無(wú)源器件的光纖懸浮技術(shù),它既是傳統(tǒng)技術(shù)又是工藝上的創(chuàng)新,我們將以此為契機(jī),探索
光無(wú)源器件發(fā)展的新方向。
一、光纖懸浮技術(shù)
隨著光纖技術(shù)向高密度、光電集成、冷接方向發(fā)展,對(duì)于多光纖在器件中的相對(duì)位置精度要求越來(lái)越高。目前光纖的對(duì)接技術(shù)主要是壓接技術(shù),通過(guò)上蓋板將兩根光纖壓在V型槽中,實(shí)現(xiàn)光纖的對(duì)接。
根據(jù)格里菲斯的微裂紋理論,在纖維表面上總是會(huì)存在著微裂紋,在大氣環(huán)境中發(fā)生慢裂紋生長(zhǎng),使裂紋不斷地?cái)U(kuò)大,使光纖的機(jī)械強(qiáng)度逐漸退化。當(dāng)光纖表面有微裂紋(或缺陷)時(shí),在受到外來(lái)應(yīng)力的作用,并不會(huì)立即斷裂,只有施加應(yīng)力達(dá)到裂紋的臨界值時(shí),纖維才會(huì)斷裂。而石英纖維承受到一個(gè)小于臨界值的恒定應(yīng)力時(shí),表面裂紋會(huì)發(fā)生緩慢的擴(kuò)大,使裂紋的深度達(dá)到斷裂的臨界值而突然斷裂。
在壓接技術(shù)中由于需要對(duì)光纖施加壓力因此光纖會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變,這個(gè)應(yīng)變隨施加在光纖上的力不同而不同。遺憾的是盡管軸向拉力對(duì)光纖微裂紋生長(zhǎng)的影響已經(jīng)被業(yè)內(nèi)研究的非常透徹了,但目前還沒(méi)有推算徑向壓力對(duì)光纖微裂紋生長(zhǎng)影響的模型。
在此情況下,為了預(yù)防和消除光纖在接續(xù)中的應(yīng)變對(duì)光纖的影響我們提出了光纖懸浮技術(shù)。
光纖懸浮技術(shù)是指光纖懸浮在介質(zhì)中(如油膏、膠水等),側(cè)面不受壓力,通過(guò)油膏等非極性物質(zhì)與水等極性分子隔離,并用耐壓、抗拉的保護(hù)性外殼包裹,如光纜、光纖連接器、MPO、熔融拉錐的耦合器、DWDM等??梢哉f(shuō)在光纖陣列和冷接器件出現(xiàn)之前全部光纖網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)源部分是懸浮的。
懸浮光纖解決了三個(gè)影響可靠性的重要問(wèn)題,第一、光纖表面不會(huì)與水分子中氫氧基接觸,保證了光纖表面不會(huì)出現(xiàn)因化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的微裂紋。第二、光纖側(cè)面不會(huì)受到壓力。第三、軸向拉力主要作用在加強(qiáng)件上,光纖本身不會(huì)受到拉力。
二、影響光纖連接損耗的主要因素
1、在光纖對(duì)接過(guò)程中,影響光纖連接損耗是主要有光纖之間橫向錯(cuò)位、端面間隙。 由于纖芯橫向錯(cuò)位引起的損耗叫錯(cuò)位損耗,它是光纖接續(xù)損耗的重要原因。
單模光纖的傳輸模為高斯分布,其錯(cuò)位損耗由下式表式:
其中d 表示為兩對(duì)接光纖錯(cuò)位的距離,
2、光纖端面間隙損耗 在光纖端面連接處,由于端面存在間隙而引起的損耗叫端面間隙損耗。
通過(guò)計(jì)算要想使損入損耗小于0.1dB,并假定2a=10μm,橫向錯(cuò)位d=0.72μm.
2、光纖端面間隙損耗
在光纖端面連接處,由于端面存在間隙而引起的損耗叫端面間隙損耗。
圖2.3 間隙損耗關(guān)系圖
經(jīng)計(jì)算光纖之間的間隙22.6微米時(shí),間隙損耗為0.1dB。
由上面計(jì)算可知,而將光纖壓在V型槽陣列中,由于可以使得光纖變形,達(dá)到負(fù)公差。目前光纖外徑的標(biāo)準(zhǔn)差(平均值125μm±0.3 μm)和纖芯/包層同心度誤差(平均值為±0.1 μm),極限累加偏差為0.8 μm。因此不考慮光纖間隙損耗,壓接法基本可以達(dá)到0.15dB的對(duì)接損耗。
由上可見(jiàn)光纖對(duì)接有兩種方式,一種是實(shí)現(xiàn)一個(gè)低于0.5μm正公差的精確導(dǎo)向,光纖在其中以懸浮方式對(duì)接,另一種是通過(guò)壓接方式使得光纖變形,達(dá)到負(fù)公差對(duì)接。而懸浮式對(duì)接需要對(duì)導(dǎo)向進(jìn)行精確加工,因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)更困難。
三、光纖懸浮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用
為提高光纖陣列和現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖連接器的可靠性,使得光纖側(cè)面不受壓力,我們提出在上述兩種產(chǎn)品中實(shí)施懸浮技術(shù)。并制作了基于懸浮技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖連接器。
圖3.1基于光纖懸浮技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖連接器
在此產(chǎn)品中,光纖懸浮在導(dǎo)向中側(cè)面不受壓力,裸光纖部分全部被阻水的匹配液保護(hù)。這樣做有兩個(gè)好處,第一、光纖的側(cè)面不再受到壓力,光纖不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變;第二、組裝更加方便快捷;第三、保證軸向拉力只作用在光纜上,接續(xù)點(diǎn)不受拉力。第四、裸光纖部分不受水分子侵。
圖3.2、100個(gè)現(xiàn)場(chǎng)組裝光纖連接器插入損耗數(shù)值(dB)
經(jīng)測(cè)試可以符合目前市場(chǎng)上插入損耗0.5dB的要求。
光纖懸浮技術(shù)未來(lái)的另一個(gè)重要應(yīng)用是在光纖陣列中,應(yīng)用這種技術(shù)光纖在光纖陣列中的狀態(tài)與光纖在陶瓷插芯和MPO插芯的狀態(tài)相同。希望可以幫助解決困擾行業(yè)的光纖陣列成品率低的問(wèn)題并提高PLC的使用壽命。目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)專利并在進(jìn)行研發(fā)。
在目前無(wú)源器件各種產(chǎn)品已經(jīng)完全成熟并競(jìng)爭(zhēng)激烈的大環(huán)境下,需要有一些新的技術(shù)出現(xiàn)成為拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的新動(dòng)力。我們提出光纖懸浮技術(shù)希望能夠成為行業(yè)的一個(gè)新方向。