非预置光纤接续理论初探

1前言

随着FTTH的大规模应用，现场光纤连接器（光纤快速接续连接器）的应用越来越广泛，人们对光纤快速成端技术的探讨也逐步深入。目前主要有预置光纤接续理论和非预置光纤接续理论两种观点，预置光纤接续产品主要代表厂商有3M、康宁、住友、藤仓等。以前主要遭遇光纤切割技术的瓶颈，以及受限于现场光纤切割角度、表面缺陷等问题，不能采用现场光纤的直接对接，所以大多企业一直采用预置光纤技术生产现场连接器。

2007年江苏宇特推出的非预置光纤接续产品打破了这一传统，将现场接续连接器的接续点设置插芯表面，依靠光纤切割刀的技术进步以及自主研发的“现场光纤表面处理技术”，实现了现场光纤切割表面直接与普通连接器预研磨光纤球面连接，达到了良好的接续效果。随后，深圳日海、南京普天先后推出了此类产品。2010年日本NTT等公司展示了“光纤包层进行CHAMFER成形研磨技术”，并推出非预置接续技术产品。

2 接续机理

非预置光纤接续理论是指现场接续连接器的接续点设置插芯表面，现场光纤切割表面与普通连接器预研磨光纤球面接续，在两根光纤的活动连接之间仅有一个连接点的成端技术。预置光纤接续理论是指现场接续连接器的接续点设置连接器内部的V型槽中，预置光纤一端胶接在插芯中，另一端与现场光纤切割表面在V型槽中对准、压接，接续点中放置有折射率近似纤芯的导光材料——匹配液，预置光纤胶接在插芯中的一端在工厂研磨后，形成UPC或APC表面，与目标连接器预研磨光纤球面连接接续，在两根光纤的活动连接之间有两个连接点的成端技术。

现场切割的光纤通过高精度的陶瓷插芯和光纤对中套管与普通连接器光纤对准，现场切割的光纤被固定在快速连接器插芯后的V型槽中，现场光纤切割表面与普通连接器预研磨光纤球面通过现场光纤微弹力变形紧贴，现场光纤切割表面需经过处理，接续点间不用设置匹配液。

导光纤芯主要由具有高折射率的导光材料制成，材质致密，纯净度高。光纤的包层由低折射率导光材料制成，包括阶跃型和渐变型两类，其包层甚至故意做成气孔或其他结构，以此降低折射率。光纤切割时，切割缺陷主要在包层区域，纤芯为断裂面，表面十分光洁，达到镜面效果，远非研磨的效果可以比拟。平整的、光纤切割的表面完全可以满足光纤接续要求。

3非预置光纤接续理论3D的要求

光纤线路的连接成功取决于光纤物理连接的质量，这个物理连接是非预置光纤接续连接器自身端面的几何尺寸。如果这个几何尺寸没有严格的控制，就谈不上网络的长久可靠连接。

非预置光纤接续理论应用在现场连接器中时，现场光纤在连接器的状态、位置有特殊要求，也有一个3D标准，UNIKIT YT-2007为非预置光纤接续连接器规定了6个技术参数：光纤高度、纤面凹陷、孔径间隙、同心偏差、曲率半径和顶点偏移。如果几何尺寸不能达到要求，将面临光学接续指标劣化甚至光纤链路不通等风险，所以正确理解端面几何尺寸是非常重要的。

（1）光纤高度

光纤高度是光纤端面到插芯端面的距离。该指标用来衡量光纤与光纤的接触，当现场连接器和普通连接器适配时，光纤凹陷会形成光纤接触间的空气间隔，发生菲尼尔反射现象，插入损耗变大，回波损耗变小（绝对值）。光纤凸出过高会增大光纤间的压力，增加光纤动态疲劳，从而损坏光纤，或将压力传递到固定光纤的V型槽，破坏光纤的固定，影响性能的稳定。

（2）纤面凹陷

纤面凹陷是现场切割的光纤端面凹峰到凹谷的距离。该指标也是用来衡量光纤与光纤的接触，当现场连接器和普通连接器适配时，纤面凹陷会形成光纤接触间的空气间隔，改变插入和回波损耗。

（3）孔径间隙

孔径间隙是指快速接续连接器陶瓷插芯的孔径与现场光纤的差值。该指标是用来衡量光纤与光纤接触的重复一致性，当现场连接器和普通连接器适配时，孔径间隙过大会造成光纤适配状态的不稳定，改变插入和回波损耗。

（4）同心偏差

同心偏差是指快速接续连接器陶瓷插芯外径与光纤通孔的同心度。该指标是用来衡量光纤与光纤的接触对准度，当现场连接器和普通连接器适配时，同心度不好会改变插入和回波损耗。

（5）曲率半径

曲率半径是指插芯端面曲线的半径，现场连接器通过弹簧的压力来达到陶瓷插芯与普通连接器光纤端面的紧贴。曲率半径是用来控制压缩力来保持光纤中心匹配力。曲率半径的不合格将会使光纤受到的压力逐步变大，甚至会损害光纤端面。

（6）顶点偏移

顶点偏移是插芯端面曲线的最高点到光纤纤芯的轴线距离。顶点偏移过大将减少光纤的有效偶合区，从而增加插入损耗和回波损耗。

在这几个指标中，光纤高度、纤面凹度对现场连接器的影响最大，其次是孔径间隙和同心偏差，而曲率半径和顶点偏移基本都能保证，这是源于现场光纤微弹力变形紧贴原理，把曲率半径和顶点偏移的影响降到最低。

4非预置光纤接续的接续优势

利用非预置光纤接续理论的现场连接器的插入损耗小于0.3 dB，回波损耗大于-40 dB。

非预置光纤接续理论的核心是减少一个接续点，实现光纤接续超低损耗，接续性能与标准连接器相同。把现场接续的标准从0.5 dB降低到0.3 dB。对与之匹配的光纤连接器的要求降低，与其匹配连接器的曲率半径、顶点偏移和光纤高度对接续几乎没有影响，适用范围广，提高了光纤接续性能。光纤接续点在端面，接续时对环境、操作的洁净度要求不高，接续后直接清洗光纤接续端面，即可达到最好的接续效果。接续完毕后，可对光纤接续操作效果进行直观检验，第一时间判断接续质量，避免后期修正，降低施工成本。由于内部无接续点，插芯端面遇到灰尘、潮湿、水雾时，可进行表面清洗处理，使故障易于处理。

5非预置光纤接续理论的应用

工厂定制的用于跳纤得光纤连接器，其制作工艺为插芯吸胶—光纤开剥—穿纤—烘干—研磨 —固定成端；采用非预置光纤接续理论，其制作工艺为光纤开剥—切割—穿纤—研磨—固定成端。采用非预置光纤接续理论制作的连接器，制作工序少，节省时间，还可以重复开启使用，大大提高工厂跳纤制作效率，降低成本。

非预置光纤技术的应用彻底改变了传统的光跳纤制造方法和现场快速接续产品的方向，可提供更可靠、更耐用的光纤链路产品，为早日实现高速信息化社会提供技术支撑。