光纤连接器和光纤耦合器

【数字通信】光纤通信基础(四)——光纤连接器和光纤耦合器
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导读：光纤是网络传输最常见的传输介质，没有光纤传输，就没有现在高速的网络，所以，光纤的发明，改变网络传输模式，也加快信息网络的发展，才有今天的5G网络，5G网络的发展离不开光纤传输。光纤是否能正常应用，很多时候取决于配件，今天我们来讲光纤相关配件产品。




一、光纤连接器





光纤连接器，又叫光纤接头，顾名思义是使一跟光纤与另一个光纤之间可以活动连接的器件。它将光纤的两个端面精密对接，使将发射光纤和接受光纤能够最大程度的耦合在一起，并且能够确保连接的光纤不受到突然增加的信号的影响。光纤连接器首先要考虑到光纤连接的光学性能、此外因为两股光纤的信息交互等各个方面的原因，还需要考虑互换性、重复性、抗拉强度和温度等各个方面的适应程度。

1.1、光纤连接器工作原理
光纤连接器不能单独使用，它必须与其它同类型的连接器互配，才能形成光通路的连接，目前，较为流行的光纤连接器装配和对接方式为：利用环氧树脂热固化剂，将光纤粘固在高精度的陶瓷插针孔内，然后使两插针在外力的作用下，通过适配器套筒的定位，实现光纤之间的对接（如图一）。
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光纤连接器对接原理图
由图一可看出，保证对接的两根光纤纤芯接触时成一直线是确保连接器优良的连接质量的关键，它主要取决于光纤本身的物理性能和连接器插针的制造精度，以及连接器的装配加工精度。同时，光纤的光学性能指标和插针端面的抛光质量对于连接器的光学性能和使用可靠性也有着直接的影响。

1.2、光纤连接器的结构

接头、永久连接或者连接器都可以形成光纤到光纤的连接，这与插上不同，可以断开和重新连接，随着应用领域的发展，光纤连接器的类型是多种多样的。不同的连接器类型有不同的特征，不同的优点和缺点以及不同的性能参数。但是所有的连接器都含有四个基本的组成部件。



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光纤连接器结构图
(1)光缆：光缆安装在连接器体上。其作用是光纤的输入点。一般情况下，在光 缆和连接器体之间的接头上安装了一个应变消除保护罩，可以为接头提供额外的强度。
(2)插针：光纤安装在很长的薄壁圆筒中，插针充当着光纤对准机构的作用。插针在中间钻孔，直径比光纤包层的直径稍微大点。光纤的末端位于插针的末端。一般情况下插针由金属或者陶器制成，但是也可能是塑料的。
(3)连接装置：大多数的光纤连接器不使用在电子连接中常用的公头-母头结构 。所采用的结构是用于配对连接器的定位套筒。可以在光纤发射机和接收器上安装类似的装置，可以使用一个连接器配对这些装置 。这些装置也称为穿过型闷头适配器。
(4)连接器体：也称为连接器外壳，连接器体容纳插针。通常情况下连接器体由 金属或者塑料制成，包括一个或者多个总成的工件，能够将光纤保持在适当的位置上，这些连接器体总成的具体细节因连接器的型 号不同而不同，但是焊接和/或翻边通常情况下用于把加强构件和光缆护套安装在连接器体上。插针延伸并越过连接器体，卡入结合装置。
1.3、光纤连接器的分类
1.3.1、从外形上分
光纤连接器可以分为：FC型、SC型、LC型、双锥型、MT-RJ型、ST型等等。

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（1）FC型：

FC型连接器最早是日本NTT公司研发，FC是英文“Ferrule Connector”的缩写，其意为“金属套连接器”。FC连接器用螺丝锁紧的方式进行紧固，抗拉强度高。FC连接器可用于单模光纤（monomode fiber）或多模光纤（mutimode fiber），如下图：

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（2）SC型：
SC型光纤连接器由日本NTT公司研发，其外壳采用模塑工艺，用铸模玻璃纤维塑料制成，呈矩型；SC连接器紧采用插拔销闩式进行紧固，不需旋转，插拔操作方便，价格低廉，介入损耗波动小，抗压强度较高。如下图：
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（3）LC型：
LC型连接器是由著名Bell（贝尔）实验室（美国）首次研发出来的，它采用模块化插孔（RJ）闩锁机理制成，操作方便。LC型连接器所采用的插针和套筒的尺寸为1.25mm，是普通SC、FC等尺寸的一半。LC连接器如下图：

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（4）双锥型：

双锥型连接器（Biconic Connector）：由美国贝尔实验室开发研发，它两端的圆筒插头呈圆锥形，内部装有双锥型的塑料套筒。因两端都呈锥型而得名，故名双锥型连接器，如下图：
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（5）MT-RJ型：

MT-RJ型是NTT公司开发的MT连接器。其外壳和锁紧机构与RJ相似。小套管两侧的导销用于对准光纤。为了方便与光收发两用机连接，连接器端面的光纤采用双芯（间距0.75mm）布置。它是主要用于数据传输的高密度光连接器。标准尺寸的MT-RJ可以同时连接两根光纤，有效密度加倍。
1.3.2、根据光纤连接器端面形状及研磨程度的不同

光纤连接器又可分为：PC型、SPC型、UPC型和APC型。
PC型是英文"Physical Contact"的缩写，中文翻译为“紧密（物理）接触”；SPC为“超级紧密接触（Super Physical Contact）”的缩写；UPC为“极端紧密接触（Ultra Physical Contact）”的缩写；从性能上区分，UPC最优，SPC次之，PC稍差。这里的性能，是依回波损耗量为依据的。
回波损耗是指在光纤连接处，后向反射光（连续不断向输入端传输的散射光)相对输入光的比率的分贝数。回波损耗愈小愈好，以便减少反射光对光源和系统的影响。PC型的回波损耗为“-35dB”；SPC型为“-40dB”;UPC型为“-55dB”。
APC是英文“Angled Physical Contact”的缩写，即“有角度的物理接触”。APC型光纤接头的端面被磨成了一个8度角，目的是为了更大程度上减少回波损耗。工业上要求APC型光纤连接器的的回波损耗应小于“-65 dB”。下图是PC、UPC和APC的对比：
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1.4、光纤连接器的性能
光纤连接器的性能，首先是光学性能，此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等。

（1）光学性能：对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。

插入损耗（InsertionLoss）即连接损耗，是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。插入损耗越小越好，一般要求应不大于0.5dB。

回波损耗（ReturnLoss,ReflectionLoss）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力，其典型值应不小于25dB。实际应用的连接器，插针表面经过了专门的抛光处理，可以使回波损耗更大，一般不低于45dB。

（2）互换性、重复性

光纤连接器是通用的无源器件，对于同一类型的光纤连接器，一般都可以任意组合使用、并可以重复多次使用，由此而导入的附加损耗一般都在小于0.2dB的范围内。

（3）抗拉强度对于做好的光纤连接器，一般要求其抗拉强度应不低于90N。

（4）温度

一般要求，光纤连接器必须在-40oC~+70oC的温度下能够正常使用。

（5）插拔次数

目前使用的光纤连接器一般都可以插拔l000次以上。





二、光纤耦合器





光纤耦合器(Coupler)又称分歧器(Splitter)、连接器、适配器、法兰盘，是用于实现光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。
2.1、光纤耦合器的种类

按照耦合的光纤的不同有如下分类：
1.SC光纤耦合器应用于SC光纤接口，它与RJ-45接口看上去很相似，不过SC接口显得更扁些，其明显区别还是里面的触片，如果是8条细的铜触片，则是RJ-45接口，如果是一根铜柱则是SC光纤接口。图片
2.LC光纤耦合器应用于LC光纤接口，连接SFP模块的连接器，它采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。（路由器常用）
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3．FC光纤耦合器应用于FC光纤接口，外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。一般在ODF侧采用(配线架上用的最多)

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4.ST光纤耦合器应用于ST光纤接口，常用于光纤配线架，外壳呈圆形，紧固方式为螺丝扣。（对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型。常用于光纤配线架）

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2.2、光纤耦合器的原理

光纤耦合器是光纤与光纤之间进行可拆卸(活动)连接的器件，它是把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使其介入光链路从而对系统造成的影响减到最小。

对于波导式光纤耦合器，一般是一种具有Y型分支的元件，由一根光纤输入的光信号可用它加以等分。当耦合器分支路的开角增大时，向包层中泄漏的光将增多以致增加了过剩损耗，所以开角一般在30°以内，因此波导式光纤耦合器的长度不可能太短。

2.3、光纤耦合器的作用
光电耦合器由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

光纤耦合器的作用是实现光信号分路/合路，或用于延长光纤链路的元件，属于光被动元件领域，在电信网路、有线电视网路、用户回路系统、区域网路中都会应用到。

主要作用为：

1.将光信号转化为电信号；

2.将多模信号耦合成单模信号；

3.使两个光纤接头的截面光纤孔导通；

4.使两组光信号互相联通光。

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