光纖陶瓷插芯應用及技術(shù)標準的探討

        【訊石光通訊咨詢網(wǎng)】光纖陶瓷插芯，是光纖活動連接器的核心部件，關(guān)系著活動連接器的性能好壞。而光纖活動連接器作為光通信網(wǎng)的接插節(jié)點，起著重要的作用。其性能的好壞，影響著網(wǎng)絡(luò)的耗能、信號的穩(wěn)定和誤碼率。隨著我國光纖到戶的進一步推廣，連接器得到廣泛的應用。因此，對連接器的要求也將提到一個新的層面。對實際應用、隨機對接的要求也將越來越高。潮州三環(huán)集團作為光纖陶瓷插芯行業(yè)領(lǐng)頭企業(yè)，一直致力于光纖陶瓷插芯和光纖連接器的研究，并盡其所能，不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量，公司技術(shù)廠長鄭鎮(zhèn)宏特依托訊石光通訊咨詢網(wǎng)媒體平臺，發(fā)表《光纖陶瓷插芯應用及技術(shù)標準的探討》報告，從光纖陶瓷插芯的發(fā)展到應用領(lǐng)域進行了全方位的介紹，并對光纖活動連接器現(xiàn)狀及光纖陶瓷插芯技術(shù)標準的進行了深層次探討，呼吁陶瓷插芯標準的規(guī)范，為光纖到戶的發(fā)展提供可靠的基礎(chǔ)。

光纖插芯的定義
        光纖插芯體（ferrule），在通信行業(yè)標準YD/T 1198-2002《光纖活動連接器插針體技術(shù)要求》給出這樣的定義：光纖活動連接器插頭中精密對中的圓柱體，中心有一微孔，用作固定光纖。它的主要作用和要求是：1、保證兩光纖的對接，單模要求軸向偏差小于1um，多模要要求軸向偏差小于4um；2、產(chǎn)品耐磨損，可多次重復插撥；3、端頭易加工，可研磨成球面、斜球面；4、產(chǎn)品抗老化，使用壽命30年以上；5、材料熱脹冷縮系數(shù)小，環(huán)境適應性能強。

光纖插芯的分類和發(fā)展
        光纖插芯的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段，最早使用的連接器插芯是不銹鋼，但由于加工精度、耐磨性能、老化性能、環(huán)境適應性能等原因，基本被淘汰。20世紀70年代插芯主要是氧化鋁，主要用于多模，由于顆粒約15um，不易研磨而被代替。同時光纖插芯發(fā)展還用過玻璃插芯，但由于加工精度差、材料脆等原因，最終不能在連接器領(lǐng)域應用而轉(zhuǎn)向光纖準直器領(lǐng)域。優(yōu)點是熱匹配性能與光纖、透鏡等玻璃材料接近。插芯發(fā)展由于期望降低成本而開發(fā)過用過模塑，但指標性能不能突破而停滯，還用過新材料鎳基，但成本高、性能差等原因使其最終沒發(fā)展。光纖插芯發(fā)展到現(xiàn)在ZrO2陶瓷插芯成為主流，近二十年被廣泛應用。加工精度高、耐磨損、可加工性好、使用壽命長，能保證良好的插入損耗和回波損耗。

        陶瓷插芯分為幾個類別即FC型（Flat Contact） ，即端面為平面研磨。其插入損耗一般能小于0.5dB，回波插損大于35dB。 PC型（Physical Contact），即端面為球面研磨。其插入損耗一般能小于0.3dB，回波插損大于40dB。 UPC型（Ultra Physical Contact），即端面為球面研磨且3D（曲率半徑、頂點偏移、凹凸量）受控。其插入損耗小于0.2dB，回波插損大于50dB。 APC型（Angled-Physical Contact），即端面為斜球面研磨且3D （曲率半徑、頂點偏移、凹凸量）受控。插入損耗小于0.3dB，回波插損大于60dB。是一種高性能、未來將受廣泛應用的光纖陶瓷插芯。

光纖陶瓷插芯的應用領(lǐng)域 
        光纖陶瓷插芯的主要應用領(lǐng)域之一是光纖活動連接器，光纖活動連接器是實現(xiàn)光纖之間活動連接的光無源器件，它具有光纖與光纖、光纖與有源器件、光纖與其它無源器件以及光纖與儀表之間活動連接的功能。光纖活動連接器是光纖通信系統(tǒng)中最基本的光無源器件，也是用量最大的光無源器件，光纖活動連接器被應用到電信移動基站，分路器，路邊樓道交接箱等地方。而光纖活動連接器的最核心部件就是光纖陶瓷插芯，其決定了連接器的插入損耗、回波損耗、重復性、互換性。

        光纖陶瓷插芯的應用領(lǐng)域之二是半導體激光器。隨著光纖通信的發(fā)展，半導體光電子器件在光纖通信得到廣泛應用且取得突出的進展。但半導體激光器LD（或PD）的模塊化以及LD/PD與光纖的對接顯得非常重要。目前最好的解決方案就是利用光纖陶瓷插芯進行耦合并對接。而半導體激光器又應用到OLT光收發(fā)和交換以及ONU光入戶單元中。
 
        光纖陶瓷插芯的應用領(lǐng)域之三是快速連接器?？焖龠B接器，也稱機械型現(xiàn)場組裝式光纖活動連接器，是指不需要熱熔接機，通過簡單的工具、利用機械連接技術(shù)直接組裝而成的現(xiàn)場組裝式光纖活動連接器。目前作為光纖到戶安裝的最佳選擇，正飛速地發(fā)展?？傊饫w接入網(wǎng)都有大量使用光纖陶瓷插芯，光纖陶瓷插芯的市場前景廣闊。

光纖活動連接器的現(xiàn)狀及問題的探討
        鄭廠長提出光纖活動連接器目前存在的兩大問題，第一，測試與實際使用不對應，造成很多線路光功率不滿足要求而誤碼率高甚至斷網(wǎng)。第二，測試標準線是否標準，同時不同標準線測試結(jié)果差異的問題。雖然YD或電信技術(shù)書對標準插頭和適配器做出要求，但并不直接且可行性差。 

        因此，由于批量測試方法和實際使用不相同，同時對于批量測試，既沒矛也沒盾的現(xiàn)實，造成產(chǎn)品的質(zhì)量并不受控。IEC標準就較為直接貼近使用實際，規(guī)定了隨機對接的損耗值。同時，IEC還對插芯作了直接要求。我們參考IEC標準，并結(jié)合實際制作工藝，可以把影響連接器性能的因素總結(jié)如下表：

        插芯關(guān)鍵技術(shù)及對連接器性能的影響很大，所以插芯新標準制訂也非常必要。其體現(xiàn)在首先，活動連接器的標準在近幾年根據(jù)需要，已進行修訂。如：而插芯原有的標準一直沒有修訂,已然不太合適現(xiàn)有連接器的要求。其次，IEC標準根據(jù)光纖活動連接器的指標需求，定義了不同級別的光纖活動連接器，同時對應定義了相應連接器的幾何指標。再次，中國的光纖通信正處于高速發(fā)展時期，可以說中國的連接器水平處于全球領(lǐng)先地位，全球連接器或連接器用的光纖陶瓷插芯有70%以上由中國生產(chǎn)。因此，我國更需要注重實際使用，并從標準上對連接器用光纖陶瓷插芯進行規(guī)范。

        鄭廠長對插芯的定義和測量方法提出了自己的建議：第一，新增真圓度，圓柱度、頂點偏移等名詞定義；同時對原有定義，根據(jù)實際情況及IEC最新標準進行重新規(guī)范。 第二，對同心度，內(nèi)孔出射角，外徑大小、真圓度等如何測試及儀器的實際使用需進行規(guī)范。第三，對各物理性能的檢測方法的規(guī)范。