光纤快速连接器技术与标准研究

9/26/2011，近两年来随着通信产业的发展、国家政策的推行，我国FTTH从开始的试点工程到现在的规模部署，得到了飞速发展。

   光纤接续作为FTTH建设中的重要环节，其工程量成倍增长，同时FTTH建设接续点向室内的延伸，也带来了工作难度的大幅增加。这里有两个增加：一个是量的增加，一个是难度的增加。这使得传统热熔接续方式已经无法适应当下FTTH的终端接续工作。势必要选择更加快捷更加方便的新方式来代替热熔。快速连接器恰恰具备这样的优点，目前快速连接器的使用正在给当前光纤接续工作带来革命性的变化。

   针对当前FTTH建设终端接续而言，热熔接存在一定的局限性：1、熔接机施工需要操作平台，空间受限；2、熔接机价格贵，施工成本高；3、有源施工，电池续航能力有限；4、热熔设备体积大、携带不便；5、针对FTTH终端多点零散接续耗时长。

   快速连接器的优点：1、操作简单，光缆开剥只需一次，施工速度快；2、对操作环境无特殊要求；3、无源施工；4、工具简单，易携带。
  
   图1 热熔施工现场 图2 快速连接器施工现场（本文暂时没有找到原图，请谅解）

   快速连接器针对其特点，目前主要应用有两类：一类是配线光缆与入户皮线光缆接续点（光纤配线箱）内；另一类就是用户家中接入点，主要是光信息面板内将皮线光缆端接形成端口，和多媒体箱内将皮线光缆端接，直接连接家庭终端ONU。

   快速连接器分类与剖析

目前包括国外国内，快速连接器生产厂家较多，其结构和材质上也形成了各自的特点。 结构上分类：机械接续型和热熔型两大类。机械接续型又分：直通型和预埋型。 直通型：光缆开剥、切割后直接从尾端穿到连接器顶端，连接器内部无连接点；预埋型：接头插芯内预埋一段光纤，光缆开剥、切割后与预埋光纤在连接器内部v槽内对接，V槽内填充有匹配液。

   直通型结构缺点：

   第一：对切割端面依赖性强；因为直通型结构是将光纤从连接器尾部直接穿到连接器顶端，这就意味着光纤切割端面就是连接器端面，如果光纤切割端面不平整，势必会影响连接器性能指标，尤其是回波损耗更无保障；传统的尾纤、跳线在生产时为保证其回波指标，都是要经过研磨，根据插芯和研磨工艺的不同，对端面进行区分，分为PC、UPC、APC，而直通型结构只是手工切割端面，并无研磨，更谈不上PC、UPC、APC，如果要确保质量，只能依靠操作人员的切割水平，因此其要求操作人员具备较强的光纤施工能力和经验。第二，对陶瓷插芯与光纤直径匹配要求严格；同样的也是由于直通型结构是将光纤从连接器尾部直接穿到连接器顶端，这就要求陶瓷插芯内孔径要大于等于光纤直径，否则穿不进去。但是又不能太大，太大则为导致光纤在陶瓷插芯内晃动，导致偏芯。从而影响连接器性能。第三，对切割长度、夹持件强度要求严格；切割所留光纤如果长了或者短了致使在穿纤的时候穿过头或没穿到头，都会导致衰减大。另外即使长度到位，对于后方固定光纤光缆的夹持件强度要求也很高；因为施工以及用户在使用过程中的拉拽，以及随着使用年限的增加，材料的形变都可能引起光纤光缆与连接器发生相对位移。实验表明在凸出或凹陷超过50nm的情况下，连接器的损耗就会变得很大。当然直通型结构也有其优点，就是其连接器本身结构简单，工厂生产较为容易，因此造价低。 

   预埋纤结构优点：

   1、陶瓷插芯内预埋光纤顶端进行了研磨，回波损耗有保障；2、内部对接处填充匹配液，不过分依赖光纤端面切割；3、预置光纤通过注胶固化，不会出现晃动、偏芯的情况；

   当然他也有他的缺点，就是断纤后难处理。

   目前大部分生产厂家均采用预埋纤结构，只有少数采用直通型。

   热熔型快速连接器，这里将其与热熔进行了一个对比：

   热熔接熔接成端，如下图3，实际上就是将光缆与尾纤分别开剥后通过熔接机热熔对接，对接完后需要使用熔接盘进行固定保护；

   图3 普通热熔

   热熔型快速连接器，如下图4，实际上一样是光纤熔接，只不过熔接点在连接器尾端内部，相当于热熔把尾纤的尾缆给省掉了，这样做的好处是熔接好后，不需作额外保护。

   图4 热熔型快速连接器外形与内部结构

   但就其操作来讲，一样要使用熔接机，一样是有源热熔，和普通热熔实际上本质上并无区别。热熔接所具备的缺点，它同样存在，因此该类方式并未被广泛采用。

   材料上分类：塑料和金属，这里主要指的是V槽材料，其他散件的材料基本上都大同小异； 

   V槽实际上是快速连接器核心部件，因此它的材料的选择关系到整个快速连接器。就目前而言，市场上商用的就两种，一种是金属的，另一种是塑料的；还有一类玻璃V槽，但这类材质目前还处于研发当中。

   就性能上来说；金属V槽在平均损耗上做的要比塑料的略好，这主要因为塑料V槽它受到磨具精度的制约，注塑出来的V槽质量参差不齐，这就需要厂家花时间去挑选和识别。 但价格上，金属V槽要搞一些，一个是其材料本身较塑料的贵，另一方面其加工难度要比塑料的大，为具备耐高温耐低温，耐腐蚀，金属V槽的选材和镀膜处理都十分关键； 由于随着PLC平面光波导技术日趋成熟，业内已经有一些厂家正在利用光纤阵列V槽技术研究开发玻璃V槽来制作快速连接器。石英玻璃的稳定性尤其是耐环境、耐腐蚀性较塑料和金属来讲都要强，因此这种V槽制作的快速连接器很值得期待。 当前由于快速连接器拥有巨大的市场需求，国外、国内已有和新增的快速连接器厂家数量较多。为争夺市场，目前业内形成了低价竞争、恶性竞争的不良势头。，个别厂家为降低成本，甚至去采购价格低廉的劣质原材料，致使市场上快速连接器产品整体质量随之降低。 因此在选择快速连接器这项产品时，应当将重心放在其质量上和操作便捷程度上，而不是一味的去追求价格。 这里我举了一个例子：针对预埋型光纤快速连接器，其中重要的一种原材料就是光纤匹配液。匹配液的作用就是用来在光纤对接时弥补由于端面不平所带来了微小空隙，从而使光信号能够顺利折射通过。合格的匹配液对其折射率的精度要求非常严格，同时具备良好的抗氧化性，且极难挥发。这里有一个误区：就是好多人认为匹配液匹配液，液体总是容易挥发的，实际上匹配液它的主要成分是硅基化合物和石英微颗粒，是很难挥发的。优质的匹配液其价格也是较贵的，但如果有个别厂家为降低成本，选用劣质的匹配液，那必然会导致，快速连接器质量减低，同时还会大大缩减使用寿命。因此选用好的结构和好的材料对快速连接器的质量来讲都是有为重要的。

   到目前为止，我国还没有快速连接器的正式行业标准，有关快速连接器标准的暂行文件较系统的只有两个：一个是《现场组装的光纤活动连接器 第一部分 机械型》的行业标准正在报批中；另一个是《中国电信现场组装光纤活动连接器技术要求》暂行稿。针对这两个文件里的内容和条款，我个人觉得还是有些可以探讨和商榷的地方。这里我列举的5点：

   第一，性能指标，主要是插入损耗

   中国电信标准：IL平均值≤0.25dB，极限值≤0.5dB；行业报批稿：IL平均值≤0.3dB，极限值≤0.5dB

   这两个文件里都规定了平均值和极限值这两个数值。这里我做一下解释：

   当单个快速连接器其插入损耗≤0.5dB，但≥0.3 dB时，我们按照文件判定为合格，但是在抽样检测时，如果抽样10个都是这种情况，按照文件，则又是不合格，但当抽样数量扩大到100个，其余90个都≤0.25dB，100个样品平均值≤0.25dB，那这一批又是合格的。这就导致了同一个产品，在不同的基数情况下，被判定不同的结果。再比如公司生产一批100只快速连接器订单，其中有10只是≤0.5dB，但是≥0.3 dB，其余都是≤0.25dB，按照平均值的概念，这批货合格，工人包装出货分了两三个箱子包装出货但是不巧的是这10个不好的都装在一个小箱子里。客户收货基本是按照抽样检测验收，刚巧又拿到了这个箱子，按照标准这一箱不合格，客户即认为这批货不合格，要求退货，外加赔偿。这样各自都有理，而且都是按照标准。

   与快速连接器较为类似的常规产品光纤活动连接器的标准，业内比较喜欢拿两者进行对比参照。YD/T 1272.3-2005 活动连接器行业标准规定：任一插头通过标准适配器与标准插头的插入损耗≤0.35dB(含重复性)，也就是说不管什么情况下，插入损耗就是一个标准值0.35dB，没有平均极限就一个值，超过就是不合格，低于就是合格。很直截了当，也很好判断。

   事实上从实际工程使用来说0.5已经完全能够满足当前的施工的需求，同时快速连接器其本身就是替代热熔接点加上一个活动连接点来设定的。按照这样计算热熔0.1，活动连接0.35 加在一起也是0.45dB；所以我个人觉得是不是可以参考一下重新定义一下。

   第二，稳定性，主要是高低温

   行业报批稿：高低温-40℃～80 ℃ ，ΔIL ≤0.3 dB；中国电信标准：高低温-40℃～85 ℃， ΔIL ≤0.3 dB；

   再次与其他一些相关标准的规定进行比较：

   YD/T 1272.3-2005活动连接器的标准规定：高低温 -25℃～70 ℃，ΔIL ≤0.2dB；快速连接器的标准相较其而言ΔIL增加了0.1个DB，但是温度范围却扩大了25-30度。 另外一个是YD/T 1997-2009 接入网用蝶形引入光缆标准，按照皮线光缆的标准要求室内 -5℃～50 ℃ ，ΔL ≤0.2 dB /m， 室外 -40 ℃～60 ℃ ，ΔL ≤0.4 dB /m。其环境要求要远远低于快速连接器的要求。快速连接器的一个最主要作用就是端接皮线光缆，所以我们平时做高低温实验时，就是将皮线光缆两端成端后先记录下数据，随后放入高低温箱进行高低温，取出再测试数据，之后比较二者数据得出快速连接器高低温情况。但是若是缆试验中超标，我们很难去判断，往往归咎于接头变化量，导致误判接头超标，这种情况已经有地方发生过。另外从实用性角度出发，室内环境下也不会需要这么高的要求，如果真有，早超出缆的承受范围，缆先超标，接头再好也于事无补。 

   第三，插针体端面要求 

   行业报批稿：连接器为多点型的连接器插针体端面几何尺寸要求应满足YD/T 2152-2010中5.3.2.2条要求；中国电信标准：光纤现场连接器的插针体端面应满足YD/T 2152-2010中5.3.2条要求。

   这里面有一点不同就是行业报批稿他对端面要求时对连接器还作了区分，（多连接点）多连接点实际上指的就是预埋型快速连接器，因其比直通式内部多一个接点所以又叫多连接点连接器。YD/T 2152-2010《光纤活动连接器 可靠性要求及试验方法》，其中5.3.2 是插针体端面检查和测量要求，5.3.2.2 是端面几何形状的测量要求，要求中规定：用端面干涉仪可直接测量出端面的球面半径，球面顶点跟插针体中心的偏离程度、中心光纤的凹陷/突出程度、角度（APC型连接头）等。这些规定内容恰恰是多点型连接器可以保证，而直通型难以保证的。那么这些点应不应该回避，很明显这些点是一个合格可靠连接器必须具备的要求点，缺了这些点，则连接器质量很难保证。行业报批稿和中国电信暂行稿其实都深知这一点，否则不会列出这一条款来。但是既然列，就不要区分。中国电信在这一点上就相当干脆，不管你采用何种结构，端面必须保证。因为只有保证了端面的连接器才是合格的连接器。

   第四，浸水实验

   行业报批稿和电信暂行稿都有相关条款，不同的地方有三处，一处是用的水不一样，一个是蒸馏水、一个是自来水；第二个时间不一样，行业报批稿规定是144小时，电信暂行稿规定是168小时；第三个是行业报批稿此项是可选项，而电信暂行稿则是必选。对于前两点区别其实意义不大，关键是第二项，其实也是涉及到需不需浸水。从实用性角度出发：浸水就是要求产品有较高的密封性，但是对于快速连接器而言从产品开发的初衷就是要求其具有可重复性，操作便捷，开启方便等特点，这与密封性冲突是存在冲突的，密封做的越好，开启难度相对而言就会加大；另外从使用环境出发：快速连接器从目前的使用来看都是应用于室内，防水没有必要。因此，我个人觉得没有必要列这一项，若要列则可参照行业报批稿做法，列为可选。

   第五，使用寿命要求

   行业报批稿：没有规定具体时间(“该材料应是长期稳定可靠的”)，中国电信标准：25年。行业报批稿之所以没有写具体的时间可能考虑的是快速连接器作为较新的产品，在国内真正得到应用才不过两三年的时间，没有具体的实例可以论证到底年限是多少。但是我认为作为一个合格的无源光通信产品应当具备较长时间的生命周期。至少要保证在下一次网络改造之前能够正常工作。因此应当设立一个使用年限的要求。 快速连接器的应用与前景展望

   中天科技经过多年实验研究，自主开发了多款快速连接器，已取得5项专利，通过国家权威机构（TIL）的质量检测。

   中天快速连接器目前在国内正服务于全国各地的电信、联通、移动、广电等的FTTH工程建设中，同时也远销东南亚、非洲、印度、南美等海外地区，得到海内外的一致好评。

   2010年1月13日，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。

   统计数据显示，广电有1.6亿有线用户，其中94%未实现双向网络改造。2011年，从三大运营商集采情况看，PON网络建设预计将达到4500万线以上。未来十年，国家智能电网建设，三网融合建设，高速铁道建设，新能源建设，未尽的3G建设，国家工业化、城市化进程，都给光通信产业带来巨大机遇和发展动力，光纤快速连接器作为终端接续的最优解决方式拥有巨大的市场潜力，中天将进一步优化产品性能、降低成本，为我国的光通信建设做出更大的贡献！

（作者王寅 中天宽带技术有限公司工程师负责光纤快速连接器及PLC光分路器产品研发）