1/14/2013,光纖陶瓷插芯，是光纖活動(dòng)連接器的核心部件，關(guān)系著活動(dòng)連接器的性能好壞，而光纖活動(dòng)連接器作為光通信網(wǎng)的接插節(jié)點(diǎn)，起著重要的作用，其性能的好壞，影響著網(wǎng)絡(luò)的耗能、信號(hào)的穩(wěn)定和誤碼率。隨著我國(guó)光纖到戶(hù)的進(jìn)一步推廣，連接器得到廣泛的應(yīng)用，因此，對(duì)連接器的要求也將提到一個(gè)新的層面，對(duì)實(shí)際應(yīng)用、隨機(jī)對(duì)接的要求也將越來(lái)越高。本文章來(lái)自潮洲三環(huán)集團(tuán)公司器件廠長(zhǎng)鄭鎮(zhèn)宏先生提供的《光纖陶瓷插芯應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的探討》報(bào)告PPT中摘取，文章分光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景、光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響及插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討等五大方面闡述。

一、光纖陶瓷插芯的發(fā)展背景
光纖插芯的定義
光纖插芯體（ferrule），在通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1198-2002《光纖活動(dòng)連接器插針體技術(shù)要求》給出這樣的定義：光纖活動(dòng)連接器插頭中精密對(duì)中的圓柱體，中心有一微孔，用作固定光纖。
光纖插芯作用和要求
1、保證兩光纖的對(duì)接，單模要求軸向偏差小于1um，多模要要求軸向偏差小于4um；
2、產(chǎn)品耐磨損，可多次重復(fù)插撥；
3、端頭易加工，可研磨成球面、斜球面；
4、產(chǎn)品抗老化，使用壽命30年以上；
5、材料熱脹冷縮系數(shù)小，環(huán)境適應(yīng)性能強(qiáng)；
光纖插芯的分類(lèi)
FC型（Flat Contact)：即端面為平面研磨，其插入損耗一般能小于0.5dB，回波插損大于35dB。
PC型（Physical Contact）：即端面為球面研磨，其插入損耗一般能小于0.3dB，回波插損大于40dB。
UPC型（Ultra Physical Contact）：即端面為球面研磨且3D（曲率半徑、頂點(diǎn)偏移、凹凸量）受控，其插入損耗小于0.2dB，回波插損大于50dB。
APC型（Angled-Physical Contact）：即端面為斜球面研磨且3D（曲率半徑、頂點(diǎn)偏移、凹凸量）受控，插入損耗小于0.3dB，回波插損大于60dB，是一種高性能、未來(lái)將受廣泛應(yīng)用的光纖陶瓷插芯。
光纖插芯的發(fā)展
不銹鋼：最早使用的連接器插芯，但由于加工精度、耐磨性能、老化性能、環(huán)境適應(yīng)性能等原因，基本被淘汰。
氧化鋁：20世紀(jì)70年代，主要用于多模，由于顆粒約15um，不易研磨而被代替。
玻璃插芯：由于加工精度差、材料脆等原因，最終不能在連接器領(lǐng)域應(yīng)用而轉(zhuǎn)向光纖準(zhǔn)直器領(lǐng)域，優(yōu)點(diǎn)是熱匹配性能與光纖、透鏡等玻璃材料接近。
模塑：由于期望降低成本而開(kāi)發(fā)，但指標(biāo)性能不能突破而停滯。
鎳基：新材料應(yīng)用，但成本高、性能差等原因使其最終沒(méi)發(fā)展。
ZrO2陶瓷插芯：近二十年被廣泛應(yīng)用，加工精度高、耐磨損、可加工性好、使用壽命長(zhǎng)，能保證良好的插入損耗和回波損耗。

二、光纖陶瓷插芯的應(yīng)用領(lǐng)域
應(yīng)用領(lǐng)域一：光纖活動(dòng)連接器
光纖活動(dòng)連接器是實(shí)現(xiàn)光纖之間活動(dòng)連接的光無(wú)源器件，它具有光纖與光纖、光纖與有源器件、光纖與其它無(wú)源器件以及光纖與儀表之間活動(dòng)連接的功能。光纖活動(dòng)連接器是光纖通信系統(tǒng)中最基本的光無(wú)源器件，也是用量最大的光無(wú)源器件，如電信移動(dòng)基站、路邊交接箱、樓道交接箱中等都可廣泛應(yīng)用，而光纖活動(dòng)連接器的最核心部件就是光纖陶瓷插芯，其決定了連接器的插入損耗、回波損耗、重復(fù)性、互換性。

應(yīng)用領(lǐng)域二：半導(dǎo)體激光器
隨著光纖通信的發(fā)展，半導(dǎo)體光電子器件在光纖通信得到廣泛應(yīng)用且取得突出的進(jìn)展，但半導(dǎo)體激光器LD（或PD）的模塊化以及LD/PD與光纖的對(duì)接顯得非常重要，目前最好的解決方案就是利用光纖陶瓷插芯進(jìn)行耦合并對(duì)接。

應(yīng)用領(lǐng)域三：快速連接器
快速連接器，也稱(chēng)機(jī)械型現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)連接器，是指不需要熱熔接機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)單的工具、利用機(jī)械連接技術(shù)直接組裝而成的現(xiàn)場(chǎng)組裝式光纖活動(dòng)連接器，目前作為光纖到戶(hù)安裝的最佳選擇，正飛速地發(fā)展。

應(yīng)用領(lǐng)域四：接入網(wǎng)
接入網(wǎng)：大量使用光纖陶瓷插芯


三、光纖活動(dòng)連接器的現(xiàn)狀及問(wèn)題的探討
鄭廠長(zhǎng)在談到光纖活動(dòng)連接器現(xiàn)狀時(shí)提到了兩個(gè)關(guān)鍵的定義：一、插入損耗  二、回波損耗
插入損耗：插入損耗是指光纖中的光信號(hào)通過(guò)連接器之后，其光功率會(huì)產(chǎn)生變化（一般是變�。�，我們將輸出光功率相對(duì)輸入光功率的比率的分貝數(shù)稱(chēng)為插入損耗。
其表達(dá)式為： IL= - 10log(Pout/Pin)dB

回波損耗：回波損耗又稱(chēng)為后向反射損耗。它是指在光纖連接處，后向反射光相對(duì)輸入光的比率的分貝數(shù)�；夭〒p耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。
其表達(dá)式為：RL= - 10log(Pr/Pin)dB
光纖活動(dòng)連接器存在兩個(gè)問(wèn)題探討
鄭廠長(zhǎng)分析兩個(gè)問(wèn)題分別為：一、測(cè)試與實(shí)際使用不對(duì)應(yīng)，造成很多線(xiàn)路光功率不滿(mǎn)足要求而誤碼率高甚至斷網(wǎng)。二、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)是否標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)不同標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)測(cè)試結(jié)果差異的問(wèn)題。雖然YD或電信技術(shù)書(shū)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)插頭和適配器做出要求，但并不直接且可行性差。

因此,由于批量測(cè)試方法和實(shí)際使用不相同，同時(shí)對(duì)于批量測(cè)試，既沒(méi)矛也沒(méi)盾的現(xiàn)實(shí)，造成產(chǎn)品的質(zhì)量并不受控。IEC標(biāo)準(zhǔn)就較為直接貼近使用實(shí)際，規(guī)定了隨機(jī)對(duì)接的損耗值。同時(shí)，IEC還對(duì)插芯作了直接要求，三環(huán)公司參考IEC標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際制作工藝，可以把影響連接器性能的因素總結(jié)如下表：


四、插芯關(guān)鍵技術(shù)及對(duì)連接器性能的影響
1、同心度（同心度和錯(cuò)位量d實(shí)際上是2倍的關(guān)系）
同心度就是插芯內(nèi)徑距離整個(gè)圓心的偏移程度。理想狀態(tài)是0，就是不偏移。同心度目前指標(biāo)要求是1.4um，而實(shí)際則需要更細(xì)化，IEC標(biāo)準(zhǔn)就進(jìn)行了A、B、C、D四級(jí)連接器對(duì)應(yīng)不同的同心度；同心度對(duì)連接器性的指標(biāo)的影響是最為重要，也是最為直觀的，所以同心度正是評(píng)估光纖陶瓷插芯質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。


2、內(nèi)孔出射角（開(kāi)口夾角）
內(nèi)孔出射角，也稱(chēng)開(kāi)口夾角或內(nèi)孔角偏差，是指插芯內(nèi)孔軸線(xiàn)與插芯圓柱體軸線(xiàn)之間所形成的夾角。目前指標(biāo)要求是17ˊ，而IEC標(biāo)準(zhǔn)有0.2°、0.3°和0.6° 。
兩方面的影響：
（1）、傾角損耗；
（2）、隨著研磨量的增加，同心度會(huì)發(fā)生變化，可能變好，也可能變壞；
（3）、方向性變化。


3、外圓直徑（外圓圓度）
外圓直徑表現(xiàn)出來(lái)的仍然主要是錯(cuò)位損耗，也表現(xiàn)出傾角損耗。而外圓圓度更表現(xiàn)為連接器多次插撥的穩(wěn)定性，不同方向的方向性，不同連接器間的互換性。

4、內(nèi)孔直徑（與光纖配合）
內(nèi)孔直徑是一個(gè)常被忽略但確是十分重要的指標(biāo)。當(dāng)然，由于光通信行業(yè)正在高速發(fā)展，光纖需求量連續(xù)幾年處于供不應(yīng)求狀態(tài)。行業(yè)對(duì)光纖直徑的標(biāo)準(zhǔn)也是一變現(xiàn)再變。
（1）光纖用于傳輸，對(duì)外徑要求確實(shí)可以要求不高；
（2）光纖用于跳線(xiàn)等接插頭，要和插芯內(nèi)孔配合，對(duì)光纖外徑還是要提出要求。


五、插芯新標(biāo)準(zhǔn)制訂的必要性探討
活動(dòng)連接器的標(biāo)準(zhǔn)在近幾年根據(jù)需要，已進(jìn)行修訂，而插芯原有的標(biāo)準(zhǔn)一直沒(méi)有修訂,已然不太合適現(xiàn)有連接器的要求，IEC標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)光纖活動(dòng)連接器的指標(biāo)需求，定義了不同級(jí)別的光纖活動(dòng)連接器，同時(shí)對(duì)應(yīng)定義了相應(yīng)連接器的幾何指標(biāo)。中國(guó)的光纖通信正處于高速發(fā)展時(shí)期，可以說(shuō)中國(guó)的連接器水平處于全球領(lǐng)先地位，全球連接器或連接器用的光纖陶瓷插芯有70%以上由中國(guó)生產(chǎn)。因此，我國(guó)更需要注重實(shí)際使用，并從標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)連接器用光纖陶瓷插芯進(jìn)行規(guī)范。

最后鄭廠長(zhǎng)對(duì)陶瓷插芯的定義和測(cè)量方法給出了自己的建議：一、新增真圓度，圓柱度、頂點(diǎn)偏移等名詞定義；同時(shí)對(duì)原有定義，根據(jù)實(shí)際情況及IEC最新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新規(guī)范。二、對(duì)同心度，內(nèi)孔出射角，外徑大小、真圓度等如何測(cè)試及儀器的實(shí)際使用需進(jìn)行規(guī)范。三、對(duì)各物理性能的檢測(cè)方法的規(guī)范。