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光通信基础知识之光纤连接头,连接和接插面板 光通信基座
编辑:深圳市景盛五金科技有限公司   时间:2017-08-25

光通信基础知识之光纤连接头,连接和接插面板的相关知识你了解吗?下面景盛小编就给大家详细谈一谈其中的奥妙。光通信基座,就选景盛五金。

连接头是为了对光纤连接的时候能有低的损耗和为连接点提供机械上和环境上的保护, 容易进行连接和断开。

大部分的连接头的损耗要比接合大。 EIA/TIA 568 标准的连接头的损耗规定必须小于0.75dB.

造成连接额外损耗的原因有空间隔离(Arial separation), 角度没对齐(Angular misalignment), 径向位移(Radial displacement), 纤芯扭曲(core distortion), 纤芯不匹配(core mismatch), 数值孔径不匹配(NA mismatch)等。空间隔离和角度没对齐是造成额外损耗的主要因素。

对于光纤连接头来说,最重要的部分是套圈(ferrule),它可以是瓷,塑料,也可以是金属,光纤置于套圈中央,为光纤连接提供精确对齐和保护。主要部分(body)和套圈连接,然后是弹簧套在主体(body)上,然后加上旋套。很多情况下,主体上有一个栓(key)来使得连接只能朝一个方向上转动和连接。在连接光纤的地方有一个后壳(backshell)来释放应力,可以是橡胶等有韧性的材料。光纤的端面需要抛光,使得端面平滑整齐,多模光纤的端面可以是平的,而单模光纤端面有点圆。

对于多模光纤来说平的端面就可以接受了,但是对于单模光纤,平的端面带来的菲涅尔反射会影响到系统的性能,包括对激光器的影响和对高速数据的影响。把端面弄圆一点可以减低反射,这种端面叫PC(physical contact). 其他类型的端面有SPC, 和APC. SPC(Super PC)端面是一个180度的球面, APC(Angle PC)是一个有一定倾斜角度的端面。

端面的打磨是一个精细的工作,即使是一点的偏离都不可以接受。这使得PC端面的连接头相对别的普通连接头要贵很多。

连接头可以分好几类,包括在线连接(inline), 和有源器件的连接,如激光器等,还有就是军事上应用的连接头,衰减连接等等。

所有的连接头都比较很牢固和精确的固定好光纤,使得连接的时候能很好的对齐。固定采用各种机械的方法来把光纤固定在套圈上,然后进行打磨。

连接头的有各种主体形式都形成了一定的标准来。对于你的网络选择什么形式的连接头也是很重要的。

SC连接头近来被ISO, EIA等标准化了,它的特点就是简单,拔插方便,可以用于在FDDI, ATM等网络中。多模和单模都可以采用这种形式。

ST连接头是SC标准出来之前的连接头。它主要用在以太网络方面。

Mini BNC比较老,是ST连接头的前身,在IBM 1980’s的产品中可以找到。

两种比较近似的连接头是D4和FC. 两者都是小型高性能的连接头,在高速单模光纤系统种应用,对于多模光纤也有这种形式。

Diamond是瑞士设计的,特点是高的可重复性和低的连接损耗,对于要求精确对齐的应用,如实验室,测试设备等是理想的选择。

Biconic也是在80年代通讯中应用的连接头,它由两个锥面进行连接,没有固定栓,在连接的可重复性和损耗上都不是很理想。

SMA也不是主流的连接头,并且仅仅是应用在多模光纤上。和Biconic一样,在连接的可重复性和损耗上都不是很好,在新系统设计上不应该被考虑。

在光纤系统中,如FDDI, ESCON等,有专门设计的插拔式的连接头。FDDI的连接头也称为MIC(media interface connector)。它在1988被确立,用在FDDI系统中。

我们将对各种不同的连接头来演示我们怎么对将光纤固定成连接头。

首先看的是ST类型的,先将连接头部分放入烤箱进行加热,然后将光纤去掉保护层,清理好的光纤放入加热过后的连接头,这时候要小心别把光纤弄断了。放好后再把连接头冷却。这时候也要注意不要把伸出套圈的光纤弄坏。冷却好后,把橡胶做的保护套和连接头主体接好。这时候我们就可以做切割了。切割是将套圈外的光纤去掉。这切割也是利用切割刀具在切割点上一划,应用外来使得光纤分离。正确的操作可以使得切割的端面平整,垂直。在这里,切割是徒手进行的。切割的刀具有楔型和锥型的,这可以根据个人喜好选择。但是在刀具材料上,钻石是最好的,红宝石,蓝宝石,瓷等次之。切割好后,套圈的端面必须经过精细打磨。除了人手打磨,也有自动化了的机器打磨。打磨完后,需要用显微镜来观察端面是否打磨成功了。

接下来我们看的是关于SC类型的连接头。它所用到的组件比较多。光纤也是按照要求精细切割出一定的长度,接入连接头,用钳子把一段固定好,放入冷却机里冷却。然后和刚刚看到的那样进行光纤头切割和打磨。最后一步就是把接头套固定上去。

另一种比较普遍的固定办法是采用热溶胶的办法。在光纤和套环连接的地方注入热溶胶进行固定。

还有一种是不需要抛光的,因为套圈已经被预先进行了抛光,在这种情况下,光纤端面切割的质量显得尤其重要了。

光纤的接插面板的选择时候我们总要考虑到它以后的扩充。一般你可以考虑大致两倍你当前需要的容量。对于大量的连接,一种新型的光纤管理箱可以对光纤进行整齐有效的管理,容易使用,操作简单。它可以保护光纤不容易被破坏,并且使得光纤系统改动,添加扩充的时候也变得容易。


光纤测试,故障检测和文档

在任何复杂的系统中,系统的测试和维护都是保证系统正常使用的重要内容。对于光纤系统来说,也不例外。技术人员必须熟悉当前各种系统的测试。测试工具种类很多,从简单的光源,能量计,等到复杂的OTDR。

光能量计是简单的测试工具,它可以测量光源经过光纤后的能量,得出光纤的损耗。测试用的光源必须稳定可靠,通常有LED和激光作为测试光源。850nm,1300nm通常用在多模光纤中,1310nm和 1550nm通常用在单模光纤。而对单模光纤系统中的测试光源,往往还有一个2k赫兹的调制信号可以作为标识。

在使用能量计的时候,需要对它进行校准,包括它测试的能量和所在的波长范围都需要校准。选择能量计的时候,也要考虑它是否在你需要的范围和精度。如有的精度只是0.1dB,而有的在0.01dB. 精度越高,价格也回越贵。在测试范围也需要考虑到你系统的要求,对于有线电视系统,要求的动态范围去到了20dBm. 对于小信号,如个人电脑上的系统,范围可以在-15dBm到3dBm.其他考虑方面包括大小和重量,是使用直流(DC)还是交流电(AC),连接头的使用,读数是dB还是毫瓦等。读数是毫瓦的多数是实验室或者有线电视的时候使用。光纤损耗的测试一般需要两个人。一个在发射端,一个在接受端。损耗测试是测量点对点连接之间的性能。

EIA/TIA把光纤系统的测试过程做了标准化。这种标准化使得使得我们使用各种不同的测试工具的时候有了一个统一的参考标准。毫瓦和dB之间有一个换算关系,dB是一个相对量,它需要一个参照标准。在光纤系统中,我们能量标量是dBm, 是和毫瓦相对的。

在测量的时候,我们需要把能量计测量的波长选择在我们需要测试的波长上,对连接端进行清洁,测试的时候是系统稳定后才读数。测试的时候可能使用跳线进行连接,这时候我们需要把跳线部分的损耗排除在外。

当我们测试完成后,很重要的是把测试结果准确无误的记录下来。为了准确测量,也需要进行多次测量来取平均。

我们也可以看到光纤在小折曲的情况下,损耗显著的增大,而这在1550波段更明显。

OTDR是一种精确的测量系统。OTDR测试是通过激光器发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时,会由于光纤本身的性质、连接器、接合点、弯曲或其它类似的事件而产生散射、反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中,经过一个方向选择性的耦合器把返回的有用信息经由OTDR的探测器来测量,它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。

在OTDR的显示面板上,垂直方向是它的衰减,水平上是距离。我们可以调节它的标号在不同的点上来进行精确定位。它也可以显示在每公里上的损耗,以及在连接或融接点处的反射和损耗。

OTDR是在一点进行的,因此它只要一个就可以进行操作。它的显示直接,可以很清楚的看见连接处的类型,如高反射点处的一般是一般的连接头,损耗轻微下降一点的是融接或者是有小的折曲,小的增益点可能是由于连接处光纤纤芯大学的不一样而使得新连接处的光纤反射增加而使得我们可以看到小的增益。

OTDR的测试设置我们需要选择所需要的波长范围,测试长度的选择。

很多情况下,光纤的长度不等于光缆的长度。在同一根光缆中不同的光纤也可能因为光缆封装的不同能有不同的长度。这些根据不同的光缆可以找到相应的实际长度。

我们将看到使用OTDR对光纤每公里损耗的测量和光纤反射量的测量。

OTDR也用来监测融接时候的损耗,现在融接的损耗可以小于0.1dB, 因此现已很少直接用它来监测融接损耗,只是在最后融接后检测。对于损耗高于0.1dB的机械接合,仍然使用OTDR进行监测。

人们根据应用,也发展了专门进行错位检测的简单OTDR,只要一个简单的液晶显示面板和操作。还有就是小型化了的OTDR, 它小的尺寸和重量使得便于携带,它的操作系统也可以当作一个小型个人电脑,具备各种功能而且也便宜得多。

在系统测试中,通讯也是很重要的,我们有一种谈话装置(talk set),可以根据各种应用有不同的设计,基本包括一个耳机和话筒。这样我们在测试的过程中可以交流。

另外的测试工具包括通讯识别器,这种装置中有一个饶曲,可以检测所通过光纤的数据等信息。

还有一种检测光纤断点的方法,就是使用红光通过光纤,在断点部分我们可以看到红光,这就使得我们很容易确定断点的位置了。

而显微镜可以使得我们看到我们打磨后的连接头端面是否合乎要求。

由于反射进来的光会对激光器的性能有很多的影响,因此我们在连接的时候需要尽可能的减少反射。

光学干涉仪可以很精细的观测接头端面的情况。所观测到的连接端面情况可以记录下来作为以后的参考。

反射测量仪使用的是APC,并且测试之前需要校准来消除它自身连接头所带来的反射。

在测量中,可调衰减器也是一个重要的仪器。比如它可以测量能量计的感应灵敏度等。

BERT是测试系统传输的误码率的,误码率的大小表示系统的可靠性。


任何一个使用光纤系统的公司或机构,都要有很好的故障检测。进行故障检测的人员必须有基本的光纤和网络知识,经过良好的训练,可以发现和解决出现的问题。良好的文档记录,光纤的标注,以及OTDR的帮助,可以比较容易的找到故障发生的地点。一套紧急故障检修设备也是很重要的。它可以使得你很快捷和容易在出现故障的地方对光纤进行连接。在光缆掩埋的时候,各种应力和环境,生物因素都可能造成光纤的损坏。而在光纤的封闭盒(closure),一些连接处和弯曲的地方是最可能出现问题的。

当光纤/缆完全断了的时候,可以用OTDR很容易的确定断点来进行紧急修复。如果只是光缆外部包层损耗,我们只能通过肉眼观察或者在它有金属包层的时候用电的方法来检测。

其他出现问题的可能布线的时候太紧或折曲太大,连接头出问题等。

错位的检测基本包括确定错位(identify), 错误定位(locate), 和解决( resolve)

我们检测的时候对连接头也需要额外注意,注意清洁连接头使得不要由于有灰尘或其他污迹影响光纤连接。而我们光纤系统的文档也对我们检测错位是非常重要的。


相信通过上面的讲解,大家对光通信基础知识之光纤连接头,连接和接插面板的知识有了更深的了解。若是对此感兴趣,可以直接和景盛五金的在线客服进行即时交流,欢迎广大客户前来咨询和选购!

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