摘要：光纤衔接器是光纤传输和光互联体系中必不可少的部件，也是运用最广泛的光无源器材，现在市场上干流运用的光纤衔接器现已逾越25种。跟着高速率、高密度和各种环境下的运用需求不断增大和改变，下降衔接损耗一直是光纤衔接器研讨的焦点问题之一。想要下降光纤衔接损耗，首先要下降它的横向错位，工业上首要有两种办法。

　　ICCSZ讯（爱普迪光通讯科技有限公司 2019.08）光纤衔接器是光纤传输和光互联体系中必不可少的部件，也是运用最广泛的光无源器材，现在市场上干流运用的光纤衔接器现已逾越25种。自上世纪70年代呈现开端至今，光纤衔接器通过了三四十年的开展，现已处于工业成熟期阶段。可是，跟着高速率、高密度和各种环境下的运用需求不断增大和改变，下降衔接损耗一直是光纤衔接器研讨的焦点问题之一。

　　构成光纤衔接器插入损耗的首要要素有横向错位、端面空隙、直径失配和歪斜衔接等，国内外公司和研讨单位均对此展开过具体的实验和工程定量研讨。例如，美国AT&T贝尔研讨所、日本NTT公司光电实验室/网络实验室、加拿大Alef Photonics研讨中心、东南大学、中南大学的研讨人员运用有限元分析、光线追迹、光束传达模仿、干与丈量等多种模仿和实验办法，研讨了端面几许参数、资料、应力等对衔接损耗的影响。现在，光纤衔接器的光学功用和重复性也得到了显着改善，从初期0.5-1 dB的插入损耗下降到现在0.2dB的水平;插拔500次后，插入损耗改变量可操控在0.1 dB以内。

　　在光纤对接工程运用进程中，因为纤芯横向错位引起的损耗叫错位损耗，它是光纤衔接中插入损耗的首要来历，特别是关于单模光纤。 不考虑其他要素下，光纤横向错位导致的衔接损耗可近似计算如下：

　　其间d表明两对接光纤错位间隔，ω表明光斑散布函数。图1描绘了典型单模光纤(光斑能量散布近似为高斯散布)纤芯横向错位与插入损耗之间的联系曲线：

　　光纤衔接器纤芯的横向错位由多个要素决议，如陶瓷插芯的内孔与外径同心度，纤芯固化方位与插芯孔的同心度，多芯摆放中的方位误差等。现在加工工艺较好的插芯内孔同心度可到达0.3 um以内，而因为陶瓷插芯的内孔略大于光纤直径，所以在运用固化胶将光纤与陶瓷插芯固守时，光纤简直不可能刚好坐落正中心方位，也会带来必定的偏疼量。插芯内孔直径一般比光纤直径大0.5 um以上，因而全体可发生1-1.3 um的同心度改变规划，即横向错位。从图1看出，对应大约0.2 dB的插入损耗，也即现在工业界中干流插损规划。若想使损入损耗小于0.1dB，需将横向错位操控在0.7 um以内。

　　想要下降光纤衔接损耗，首先要下降它的横向错位，工业上首要有两种办法：

　　调点工艺，是针对预拼装的光纤衔接头，通过把不同纤芯偏疼方位都调整到一个区域内，完结偏疼方位彼此补偿，到达减小全体横向错位作用的办法。典型预拼装陶瓷芯由陶瓷管和尾座组成(图2)，尾座与套管之间存在凸凹插槽用于固定插芯。依据美国电子工业联盟TIA/EIA规范的主张，尾座上的四个插槽均匀散布在圆周上，通过旋转插芯能够使偏疼量与指定方位(Key键，也称定位键，见图2、图3暗示点)之间的夹角操控在±22.5°以内，即两个衔接头相连时，偏疼量夹角在±45°以内。

　　图3暗示了调点工艺处理后的插芯偏疼方位区域，调点作用首要由区域夹角H，最大区域半径F，及中心区域半径G描绘，表4列举了IEC 61755 (2005)分类下不同等级插芯对应的参数值。显着，偏疼区域越会集(H、F、G值越小)，插芯等级越高，代表纤芯同心度越好，衔接时发生的横向错位越少，对应的插入损耗也越小。

　　调点工艺可由自动化同心度测验仪器完结，例如Norland公司Centroc，Data-Pixel公司Koncentrik，维度科技Core Turner系列产品。调点前后，插损能够显着改善并操控在必定的规划内(图4)：

　　物理尺度上进步预拼装插芯纤芯同心度是下降横向错位的最底子的办法，可是因为受资料加工工艺、插芯制作工艺、穿纤定位操控工艺等的影响，想要通过此办法取得逾越职业水平的产品，需运用超精细操控机械设备，费用本钱较高，只要具有必定规划的企业会予以考虑。

　　现在陶瓷插芯制作工艺多样，典型办法为先运用氧化锆资料制作插芯毛胚，用注塑成型的办法构成120 um左右直径的内孔，然后进行内孔、外径精细加工。精细加工进程中，将插芯毛胚穿在一条粗细纷歧的特制钢丝上，通过旋转和移动插芯将内孔磨大，直至到达125 um或其他要求的数值。外径则通过旋转设备和砂轮重复磨削以进步同心度。现在，此工艺能够取得同心度在1 um以下的陶瓷插芯。

　　要进步插芯内孔、外径同心度，能够从两个方面下手。一是进步插芯毛胚制作精度，如运用内孔不直的偏移量反应来修整模具结构，批改料道结构，使毛胚插芯内孔偏移量到达最小。有公司研讨人员测验过修整模具后制作的毛胚插芯Z方向的孔径偏移量可操控在20 um以内。二是进步外径加工精度，如改善磨削设备中导轮组织，优化排屑槽，下降磨削热量和磨削温度对产品的影响。通过改进后的磨削设备能够操控插芯内孔外径全体同轴度在0.6 um以内。

　　该办法近几年才开端实验和运用，运用光学观测(扩大成像、机器视觉等)的办法，在光纤与插芯拼装固化进程中实时检测二者的同心度，并实时调整纤芯方位以到达尽可能高的同心度。例如，我国计量学院的研讨人员提出了一种紧凑型的机器视觉体系(图5)，合作特定的LED照明计划和边际检测算法，能够快速检测插芯同心度，与标称参数误差约0.01um水平。

　　尽管未规划运用，但该办法因照明和成像进程不需要触摸物件端面功用区域，也不影响光纤拼装进程，并且成果反应速率快，可潜在运用于插芯与光纤安装进程中实时监测，并顺次调整纤芯在插芯中的方位，优化预拼装光纤插芯产品同心度。此办法可用于制作超高同心度的光纤衔接产品，比方，0.3 um及以下，迫临工业极限水平。

　　1， 范美林，光纤衔接器损耗与面型及端接力联系研讨，硕士论文，大连理工大学，2015

　　2，杨博凯，单模光纤衔接器损耗与影响要素的研讨，硕士论文，大连理工大学，2016

　　3， 王伟，光纤衔接器损耗机理及研磨抛光工艺研讨，硕士论文，大连理工大学，2017

　　4， 张凯，根据机器视觉的光纤插芯同心度检测研讨，硕士论文，我国计量学院，2016

　　5， 阚荣，进步陶瓷插芯同轴度的两种办法，工艺与检测，第五期，2006