再探非预置光纤冷接续理论

作者：吕根良
引言：
    自2010年非预置光纤冷接续理论推出，特别是纳入国家光纤现场连接器标准之后，非预置光纤快速接续连接器产品得以大规模应用，主要生产非预置光纤连接器的厂家有宇特光电、河北恒辉、浙江中雁、南京普天等，江苏宇特光电在2009年推出的第一代非预置光纤连接器，大面积应用于天津、北京、山西、东北等地，其中有些产品应用在无锡春申路电信大楼、苏州电信机房、移动惠州机房等，通过这三年多的使用观察，链路性能稳定，故障率低，完全适应于FTTH各种场景及环境，从而进一步验证了非预置光纤接续理论的实用性、可行性。
    随着非预置光纤产品得到运营商的认可，许多没有生产光纤冷接续经验的厂家也加入到这个行列中，对于这些厂家来说，认为相对于预置光纤连接器来说，非预置光纤连接器制造简单，制造成本低，而结构设计上基本是抄袭预置光纤连接器为主，并没有掌握非预置光纤连接器技术，不知道非预置光纤连接器技术核心及制造关键所在，于是在2011年大批量推出了不合格的非预置光纤连接器，在上海、河北等地短时间内出现很高的故障率，给运营商带来巨大的后期维护压力。
    在这里，我们更加深入探讨非预置光纤理论和技术核心，揭示其内在机理和接续特点，为深一步研究其理论提供参考，为非预置光纤连接器的健康发展提供技术保障。
一、 非预置光纤接续理论新定义：
    非预置光纤接续理论是指现场接续连接器的接续点设置在插芯表面；现场光纤切割表面与普通连接器预研磨光纤球面接续，或现场光纤电弧球面与普通连接器预置研磨光纤球面接续，或现场光纤电弧球面相互之间的接续，在两根光纤的活动连接之间仅有一个连接点的成端技术。
    通过预置点前移至插芯表面，现场光纤紧定在V型槽装置中。非工作态时，光纤端面微量凸出插芯表面，工作适配时凸出于插芯表面的光纤在连接器弹簧的推进贴合，受到对面连接器贴近而缩回至插芯表面，在插芯孔腔中产生微弯，提供光纤耦合的微贴力；光纤纤芯完整切割后倒角处理或电弧球面处理，即可达到高性能耦合，插损IL<0.2dB, 回损<-50dB, 接续性能与工厂预制的连接器相同，实现非预置光纤现场接续连接器的重大技术突破。

    非预置光纤连接器的耦合方式分：自它耦合和自自耦合两种，自它耦合是指非预置光纤连接器与普通工厂预研磨连接器的耦合；自自耦合式是指非预置光纤连接器之间的耦合。
二、 非预置光纤连接器核心技术：
    非预置光纤连接器的核心技术：裸光纤锁定力、光纤压损值。
1、 裸光纤锁定力：
    裸光纤锁定力是指现场制备的0.125mm的裸光纤在现场连接器的固紧装置中轴向和径向的固紧力。

    在光纤冷接续领域，一直存在两种光纤固紧方式的争论，一种是裸光纤不固定，另外一种是裸光纤固定。典型的裸光纤不固定方式的代表产品是毛细管型冷接子和光纤连接器，主要原理是裸光纤在毛细管中与预置光纤对准，光纤的固定是通过固紧光纤外部的塑料包覆层来实现的。受到包覆层塑料本身材质在温度、湿度、老化时的变形影响，还有整体结构受环境影响变形以及劣质光缆的应用等因素，使光纤固紧失效，裸光纤松动，致使裸光纤在对准机构中产生“活塞运动”，从而造成后续使用中随着一年四季季节的不同接续性能的变化，甚至接续失败。

    毛细管型光纤连接器的最新变形是插芯对准型连接器，其实现方式是在传统插芯的后部磨开1/3，预置光纤在前半部，现场光纤在插芯磨开区与预置光纤对准，由于受到开槽插芯孔槽的长度有限、孔槽表面光滑摩擦力小，裸光纤难以固紧，一般在连接器后部设计固紧光纤外部塑料包覆层的装置来实现紧定。

    实验证明，毛细管型光纤冷接子、连接器在接续中，移动冷接子体或连接器时，接续性能出现大幅度跳动，说明现场光纤在毛细管中做活塞运动。
    在国外光纤冷接续领域，裸光纤固定型现场连接器被普遍应用，而且被数十年时间验证，其中有美国3M，康宁，日本藤仓、住友等品牌的产品。
    非预置光纤连接器由于采用非预置光纤方式成端，现场光纤直接与目标连接器适配，这就要求对现场光纤中裸光纤要有更严格的紧定要求， 这是与预置光纤连接器最大的不同，预置光纤连接器中的预置光纤与现场光纤在V型槽机构中对准固定时，光纤微小移动在匹配液的弥补作用下，对轴向固紧力的要求不是很大（如3M的V型槽机构，锁紧前V型槽处于浮动态），径向固紧力一般在2.5N-5N之间；而非预置光纤连接器的锁定力要在10N左右。
2、 光纤压损值：
    光纤压损值是指光纤在V型槽锁紧机构中，由于机构制造精度和变形影响，以及过大的锁紧力对光纤回损的伤害值。
光纤压损主要会导致偏振模色散（PMD），最终导致光纤接续的回波性能指标劣化。

三、 非预置光纤连接器中匹配膏的作用：
    非预置光纤连接器在研发初期，并没有设置纤膏，产品在2008年就全面通过韩国KT标准测试，2009年在北京泰尔检测室测试，接续性能优异，但后来考虑到以下六个方面的原因，在2010年开始放置纤膏。
1、延长裸光纤使用寿命，隔绝裸光纤与外界空气，减缓光纤老化。
2、在光纤与插芯孔之间形成油膜保护层，利用油膜效应使光纤高精度居中，同时也防止外界污染液流入连接器内部。

3、非预置光纤连接器利用插芯后部锥弧形孔腔，在连接器耦合时，凸出的光纤后贴，变形部分收纳在插芯锥形腔体中，在腔体中的纤膏保护光纤在耦合冲击时，起到缓冲作用，提高使用寿命。
4、在非预置光纤连接器现场接续时，光纤凸出量是通过定高块来实现的，为了防止光纤端面穿出插芯、顶压在定高槽中时，纤膏可以保护光纤导光面不受损伤，保证光纤成端后的接续指标。

5、非预置光纤连接器成端或后期维护表面清洁时，纤膏可以保护导光面不受劣质清洁材质的伤害。
6、V型槽压紧时，纤膏可以保护光纤减少压损风险，提高光纤接续性能。
四、现场光纤连接器高温耐受度要求：
    光纤现场接续连接器使用环境并没能引起研发人员的重视，而当故障出现时，往往无法确认故障出现的原因，而对连接器品质的要求仅仅通过简单的招标测试程序，或通过厂家提供的检测认证报告，而未能有专业性评判和产品批次的检验，给后续维护带来巨大的隐患。
    光纤现场接续连接器有一半用在到户家庭，直接与ONU相联，而ONU光电信号转换过程中，光模块等元器件发热使光接收适配器的温度高达摄氏40度左右，尤其是放置在多媒体信息箱的密闭环境中或是室外机柜中，温度更可达摄氏60度以上， 这就要求光纤现场连接器要具有更高的耐热温度，V型槽紧固机构要有更好的热稳定性，尤其是非预置光纤连接器，要求更为严格。 

五、 非预置光纤连接的最佳搭档---光纤端面处理机
    在非预置光纤领域，光纤端面处理的问题一直阻挠其推广应用，也困扰着研发人员，国外科学家提出光纤端面切割倒角处理方案，而南京云控推出的光纤端面处理机利用尖端电弧放电原理，把经过完整切割的光纤端面置于两放电点之间，通过电弧倒角成球，配合非预置光纤连接器的应用，实现高性能耦合适配。

    针对现场光纤制备时，施工人员所用切割工具磨损带来的切割质量难以控制的现象，在光纤端面处理机上加载了光纤切割显示屏，避免了非完整切割带来的接续失败，成功率实现100%，不但为FTTH光纤到户提供了强有力的技术和产品保证，而且可应用于机房，配合G657A、带色谱（便于识别）、细芯 （直径0.9mm）、多芯束光缆，采用全地沟槽式洁净布线，实现免熔接盘直插式ODF配线架，在世界连接器领域将产生深远影响。


    结束语：非预置光纤技术的应用，改变了预置连接器和传统光跳纤制造方法，尤其是光纤端面处理机的诞生，使非预置光纤连接器的性能得到突破性提高，解决了熔接机产品价格昂贵，接续程序复杂，施工效率低等棘手问题，为人们提供更可靠、更耐用的光纤链路产品，早日实现高速信息化社会提供技术支撑。