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光纤连接器的插入损耗详解

发布时间: 2017/9/28 14:39:30    4571 次浏览
1,插入损耗的概念
(1)光纤连接器插入损耗(IL)的定义:其中P1为输出光功率,P0为输入光功率。插入损耗单位为dB。 
  
(2)光纤连接器插入损耗的测试方法 
光纤连接器的插入损耗的测试方法一般有三种:基准法、替代法、标准跳线比对法。 由于在大批量的生产过程中,要求插入损耗的测试必须快速、准确且无破坏性。 因此现在的生产厂家大都采用第三种方法,即标准跳线比对法。 
当单模光纤尾纤小于50M、多模光纤尾纤小于10M时,尾纤自身的损耗可以忽略不计,此时测得的数据即为3端相对于标准连接器的插入损耗,并将此数据提供给客户。当单模光纤尾纤大于50M、多模光纤尾纤大于10M时,应在测出的损耗值中减去光纤自身的损耗值。 
(3)重复性 
重复性是指同一对插头,在同一只适配器中多次插拔之后,其插入损耗的变化范围。单位用dB表示。重复性一般应小于0.1dB. 
(4)互换性 
由于光纤连接器的插入损耗是用标准跳线比对法测出的,其值是一个相对值。所以在任意对接时,实际的插入损耗值很可能会大于用标准跳线比对法测出的值,而且不同的连接头、不同的适配器,其影响程度也会有所不同。因此就有了互换性这一指标要求。连接头互换性是指不同插头之间,或者不同适配器任意转换后,其插入损耗的变化范围。其一般应小于0.2dB。 
2,光纤连接器插入损耗的主要因素 
(1)光纤结构参数(纤芯直径不同、数值孔径不同、折射率分布不同及其它原因等)的失配引起的损耗。 
(2)纤芯对中误差(纤芯错位损耗) 
由于纤芯横向错位引起的损耗我们称之为错位损耗。 它是产生插入损耗的重要原因。   
式中,d、a、w分别为横向错位、纤芯半径和模场直径。
 多模渐变光纤在模式稳态分布时的错位损耗为:
           
单模光纤连接时,当模场分布用高斯近似时,其错位损耗为:     

此类损耗产生原因有多方面的因素。主要包括光纤的纤芯/包层同心度、插芯的同心度以及测试适配器的参数不理想等。上述几种因素对插损的影响还与外部器 
(3)端面形状与间隙引起的损耗 
造成此种损耗的原因主要是因为光纤连接器端面的物理参数不够理想,造成两连接光纤端面非平面直接接触,而留有一定间隙或非平面接触引起的。根据相关公式推论得出:只要端面间隙控制在1um以内,这种损耗就可以忽略不计。 
当然影响插入损耗的因素除以上三种外还有很多,如:外部器件的尺寸配合、端面倾斜、端面的菲涅尔反射等。 
3,生产过程控制要素 
(1)插芯的品质 
主要是插芯的内孔径和同心度。对于多模光纤连接器来说,要求其插芯同心度小3um,对单模光纤连接器来说,要求其插芯同心度小于1um。插芯的同心度、研磨后端面的物理参数以及外部件的配合尺寸等因素,将最终影响到纤芯/插芯同心度,最终导致错位损耗的发生。 
(2)研磨的水平 
衡量研磨好坏的标准,一要看其端面,二要看其物理参数。物理参数主要有三个:曲率半径、球面偏心、光纤凹陷。对于APC型的连接器来说,还包括端面角度(斜8度)及键角偏差两个参数。这些参数均可对插损造成影响。IEC均对这几个参数提出了明确的要求,并有具体的指标规定。要做到这一点,一台性能稳定的研磨机是必不可少的。光纤连接器生产过程中产生的品质问题,绝大部分都直接或间接与研磨机的稳定性有关。 
损耗产生原因有多方面的因素。主要包括光纤的纤芯/包层同心度、插芯的同心度以及测试适配器的参数不理想等。上述几种因素对插损的影响还与外部器件有尺寸配合有关,端面形状与间隙引起的损耗 。造成此种损耗的原因主要是因为光纤连接器端面的物理参数不够理想,造成两连接光纤端面非平面直接接触,而留有一定间隙或非平面接触引起的。根据相关公式推论得出:只要端面间隙控制在1um以内,这种损耗就可以忽略不计。 
(3)外部件尺寸配合 
外部件的尺寸配合将对连接器的重复性和互换性产生直接影响。尤其对APC型的连接器来说,如果尺寸配合不够理想的话,其互换性和重复性将可能会超过0.1dB或者更差。 
4,测试控制要素
 (1)精确可靠的测试仪器 
为使测试数据准确可靠,精确稳定的测试仪器将为此提供可靠保证。 
(2)标准连接器 
标准连接器是一套精密制造或精选的连接器它包括标准跳线和标准适配器两部分。光纤连接器的插入损耗实际上是其相对于标准测试线的损耗,因此必须对标准测试线的指标(光学参数和物理参数)进行严格控制。同样,适配器的指标也要严格按照挑选标准适配器的原则进行控制。这样测试的结果才会最大可能地体现被测试连接器的真实品质。因此,体现测试的准确性与可靠性的关键就是标准测试线与标准适配器的控制。 
(3)端面洁净度 
因光纤的外径只有125um,而通光部分更小,单模光纤只有9um左右,多模光纤有50um和62.5um两种,所以对光纤端面的洁净度要求很高。测试前一定要清洁光纤端面,确保端面高度清洁,这样才能保证测试结果准确可靠。如一次清洁不行,可以多清洁几次。 
5,重复性与互换性
 (1)影响重复性的因素 
主要是机械配合尺寸。如果配合尺寸较好的话,每次插拔均能重现同样的对接状态,测试结果就不会发生大的变化,另外还有适配器的好坏也会对重复性造成影响。 
(2)影响互换性的因素 
第三部分的所有因素,即插芯的品质、研磨的水平、及外部件的配合尺寸等都会对互换性造成影响,因此也就更凸现了这些指标的重要性。