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光纖通信及無源光器件基礎(chǔ)知識 2012年3月 現(xiàn)場活動(dòng)連接器基礎(chǔ)知識 光纖通信基礎(chǔ)知識 光分路器基礎(chǔ)知識 目錄 光纖的基本結(jié)構(gòu)及組成 光纖主要由纖芯 包層 涂敷層組成 纖芯的作用是傳導(dǎo)光波 包層的作用是將光波封閉在光纖中傳播 纖芯和包層均由石英材料構(gòu)成 只不過是為了形成光波導(dǎo)效應(yīng) 必須使纖芯折射率高于包層折射率 即n1 n2 因而兩者石英材料的摻雜情況不同 涂敷層的作用是保護(hù)光纖不受水汽的侵蝕和機(jī)械的擦傷 同時(shí)增加光纖的柔韌性 它一般采用環(huán)氧樹脂或硅橡膠 目前主流應(yīng)用的光纖有兩種尺寸規(guī)格 一種是芯線標(biāo)稱直徑規(guī)格為62 5um 125um 纖芯直徑 包層直徑 下同 或50um 125um的多模光纖 一種是芯線標(biāo)稱直徑規(guī)格為9um 125um的單模光纖 光纖的組成結(jié)構(gòu) 單模光纖尺寸 多模光纖尺寸 光纖導(dǎo)光原理 折射定理 n1sin 1 n2sin 2必須指出的是 根據(jù) 1 sin 1 n2 n1 只有當(dāng)光從折射率大的介質(zhì)射入折射率小的介質(zhì)時(shí) 即n2 n1時(shí) 才能產(chǎn)生全反射 例如 當(dāng)光從玻璃射入空氣時(shí)能產(chǎn)生全反射 而當(dāng)光從折射率小的空氣射入折射率大的玻璃時(shí) 就不可能產(chǎn)生全反射 普通光纖是在纖芯材料 SiO2 中摻雜少量的Ge 使得纖芯的折射率略微高出包層的折射率 滿足光的全反射條件 光纖的損耗 與接入網(wǎng)工程建設(shè)最為相關(guān)的主要是 彎曲損耗 建設(shè)規(guī)范化 人員相關(guān)知識水平和責(zé)任心 接續(xù)損耗 施工儀器及設(shè)備 人員技能 OH根離子吸收 注意光纖的應(yīng)用環(huán)境 尤其注意阻水及防潮 G 652光纖彎曲半徑不得小于30mm G 657A1光纖最小推薦的彎曲半徑為10mm G 657A2光纖最小推薦彎曲半徑為7 5mm 現(xiàn)場活動(dòng)連接器基礎(chǔ)知識 光纖通信基礎(chǔ)知識 光分路器基礎(chǔ)知識 目錄 定義 光分路器是指用于實(shí)現(xiàn)特定波段光信號的功率輯合及再分配功能的光無源器件 光分路器可以是均勻分光 也可以是不均勻分光 分類 根據(jù)制作工藝 光分路器可分為熔融拉錐 FBT 光分路器和平面光波導(dǎo) PLC 光分路器兩種類型 熔融拉錐型 FBT 平面波導(dǎo)型 PLC 光分路器的定義及分類 FBT與PLC的特點(diǎn) FBT型優(yōu)點(diǎn) 制作工藝簡單 成本低 可做不等分分路器 FBT型缺點(diǎn) 損耗對波長敏感 分光均勻性差 1 8以上很難保證均勻分光 大分路比器件體積大 可靠性差 熔融拉錐型 FBT 平面波導(dǎo)型 PLC PLC型優(yōu)點(diǎn)損耗對傳輸光波長不敏感 可以滿足不同波長的傳輸需要 分光均勻 可以將信號均勻分配給用戶 結(jié)構(gòu)緊湊 體積小 單只器件分路通道很多 可以達(dá)到32路以上 多路成本低 分路數(shù)越多 成本優(yōu)勢越明顯 PLC型缺點(diǎn)芯片制作工藝復(fù)雜 門檻高 幾乎被國外壟斷 相對于熔融拉錐式分路器成本較高 特別在低通道分路器方面更處于劣勢 PLC型光分路器工作波段為1260nm 1650nm PLC光分路器的各類形態(tài) 機(jī)架式 盒式 微型 托盤式 插片式 PLC光分路器的基本組成 經(jīng)過一次封裝之后的光分路器主要有以下部分構(gòu)成 PLC芯片 光纖陣列 FA 封裝管及膠水 其中芯片與FA成本占到光分路器總成本的50 60 影響PLC品質(zhì)的關(guān)鍵因素1 V槽的精度 V形槽之間間距會(huì)直接影響分路的插入損耗 芯數(shù)較多時(shí)除了每兩個(gè)V槽之間的間距 還有累計(jì)公差造成與芯片的匹配問題 從而影響插入損耗 V槽的光潔度 V形槽的表面如果不光滑 會(huì)造成光纖放入后放不平整 做成成品后 溫度變化時(shí) 會(huì)造成斷纖或衰減大 V槽的形狀 不能使用U形槽或不使用V形槽 否則溫度變化時(shí)衰減會(huì)發(fā)生變化 所用的膠是否合適 如果膠使用不當(dāng) 器件不能在 40 85 高濕的環(huán)境中工作 并且在溫度變化時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力 造成衰減大或斷纖 不同的膠有不同的特性 點(diǎn)膠的方式 固化時(shí)間 要求的紫外線的功率也不同 要使用適合的工藝 否則好的膠也不能達(dá)到好的效果 在封裝結(jié)束后要做高低溫循環(huán)試驗(yàn) 時(shí)間不能過長 循環(huán)試驗(yàn)前 后都需要測試 以驗(yàn)證膠及工藝穩(wěn)定性 影響PLC品質(zhì)的關(guān)鍵因素2 一次封裝后PLC分路器 封裝膠 封裝盒 封裝空管 二次封裝所用封裝盒 空管 膠等材料在 40 85 溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性 阻燃性能 材料的穩(wěn)定性不好會(huì)影響成品的插入損耗 膠的粘接力 硬度 強(qiáng)度 不同的位置要用適合的膠 膠選擇如果選擇不當(dāng) 溫度變化時(shí)插入損耗會(huì)變大 撕纖時(shí)不能將光纖撕斷 否則熔接會(huì)造成插入損耗增大 涂覆層不能脫落 否則在使用過程中易斷纖 封裝盒 2 0出纖部分的抗拉強(qiáng)度 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 90N 封裝盒內(nèi)分路器輸入端及輸出端光纖盤纖的彎曲半徑不能太小 否則易造成插入損耗變大 光纖活動(dòng)連接器使用的所有材料的高 低溫性能 耐腐蝕性能 阻燃性能 光纖活動(dòng)連接器的抗拉性能 陶瓷插芯的同心度 材料 氧化鋯 光纖活動(dòng)連接器的插拔壽命 光纖活動(dòng)連接研磨的端面的三維參數(shù) 端面粗糙度 端面缺陷數(shù) 光纖活動(dòng)連接器的插入損耗及反射損耗 光纖活動(dòng)連接器端面三維參數(shù)測試報(bào)告 影響PLC品質(zhì)的關(guān)鍵因素3 光分路器常見故障處理 光分路器的某個(gè)或多個(gè)輸出通道指標(biāo)異常 這是最為常見的故障 最多發(fā)的原因集中在端口的連接器上 而連接器又主要集中在插針體的端面上和適配器的接口中 一般處理辦法 1 帶插頭的尾纖型端口清潔異常通道的光纖活動(dòng)連接器 清潔時(shí)應(yīng)使用蘸有酒精的無脂棉紙 擦拭時(shí)應(yīng)沿陶瓷面的角度一個(gè)方向擦拭 不應(yīng)來回擦拭 以防止損壞端面 2 適配器型端口清潔異常通道的適配器 清潔時(shí)應(yīng)使用專用擦拭棒蘸酒精后將適配器及其內(nèi)部的插針體的端面進(jìn)行清潔 現(xiàn)場活動(dòng)連接器基礎(chǔ)知識 光纖通信基礎(chǔ)知識 光分路器基礎(chǔ)知識 目錄 預(yù)埋型現(xiàn)場活動(dòng)連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 預(yù)埋型 生產(chǎn)過程中 在陶瓷芯前段預(yù)埋裸纖 且端面經(jīng)過精密的研磨處理和檢驗(yàn) 現(xiàn)場對用戶光纜的光纖端面進(jìn)行切割 并通過內(nèi)置對準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和預(yù)埋裸纖機(jī)械連接 Ferrule 工廠研磨 預(yù)埋光纖 入戶光纜的光纖與預(yù)埋光纖在鋁合金器件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)機(jī)械接續(xù) 連接器現(xiàn)場組裝的過程中無需注膠 研磨 Backbone 鋁合金V型槽 匹配液 將現(xiàn)場切割且未經(jīng)研磨的光纖直接插入器件 直接與其它連接器進(jìn)行對接 直通式腔體 直通型現(xiàn)場活動(dòng)連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 直通型 生產(chǎn)過程中 陶瓷芯完全貫通 現(xiàn)場對用戶光纜的光纖端面進(jìn)行切割 直接插入陶瓷芯 目前市場上 大部分的直插型現(xiàn)場連接器的端面在現(xiàn)場是沒有經(jīng)過研磨和檢驗(yàn)的 兩型產(chǎn)品指標(biāo)與應(yīng)用時(shí)關(guān)鍵點(diǎn)的對比 主流預(yù)埋型產(chǎn)品夾持件原理對比 復(fù)位式 塑料V型槽 金屬外殼 楔形器件 插入楔形器件 取出楔形器件 上下層單元復(fù)位 V形槽 上層單元 下層單元 壓接式 金屬V型槽 頂蓋 主體 定位固定單元 V形槽 下壓后的永久接續(xù) 光纖夾持件的材料 預(yù)埋纖型對光纖對接部分的材料選材要求非常高 要求膨脹系數(shù)與光纖類似 需具有一定彈性 光纖接續(xù)匹配液 由一種硅基合成液體混合了特殊配方的精微粉末所生產(chǎn)出來的觸變膠體以3M為例 V型槽內(nèi)預(yù)先灌注匹配液 匹配液可以大大減小插入損耗和回波損耗 從而優(yōu)化接續(xù)性能以3M為例 每微米小于0 0005 光吸收率 相當(dāng)于每個(gè)接頭因此產(chǎn)生的損耗小于0 001dB 正宗的光纖匹配液并非用于潤滑和粘合光纖 預(yù)埋型 預(yù)埋經(jīng)過研磨的光纖 現(xiàn)場組裝 纖芯端面二維圖 顯示與陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纖芯端面三維圖 顯示纖芯端面的粗糙度 預(yù)埋型現(xiàn)場活動(dòng)連接器插芯端面 直通型現(xiàn)場活動(dòng)連接器插芯端面 3M2011 AllRightsReserved 直通型1 現(xiàn)場切割 未經(jīng)研磨 端面極不平整 纖芯端面二維圖 顯示與陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纖芯端面三維圖 顯示纖芯端面的粗糙度 直通型現(xiàn)場活動(dòng)連接器插芯端面 直通型2 現(xiàn)場切割 未見光纖端面 纖芯端面二維圖 顯示與陶瓷芯端面高度和同心度的偏差 纖芯端面三維圖 顯示纖芯端面的粗糙度 現(xiàn)場活動(dòng)連接器品質(zhì)與造價(jià)分析對比 預(yù)埋型現(xiàn)場活動(dòng)連接器品質(zhì)與造價(jià)分析對比 主流生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品應(yīng)用情況 有自主生產(chǎn)能力的國外主流廠家基本為3M 藤倉 住友 NWC KOT 臺灣廠家為上詮和寬原 國內(nèi)廠家主要為烽火和宇特 宇特主要生產(chǎn)直通型 普天產(chǎn)品為住友與普天聯(lián)合生產(chǎn) 國內(nèi)絕大部分ODN廠家基本不能完全自主生產(chǎn)該產(chǎn)品 尤其是預(yù)埋型 從各省公司的使用情況來看有通過代理公司購買的國外產(chǎn)品 也有直接購買國外或國內(nèi)廠家產(chǎn)品的 絕大部分省公司所用的品牌都超過3種以上 3M公司產(chǎn)品占據(jù)的份額最大 預(yù)埋型使用量占到80 以上 各省公司對預(yù)埋型和直通型產(chǎn)品的使用看法不一 但總體上看傾向使用預(yù)埋型 直通型最大的優(yōu)勢在于價(jià)格較低 總體來看 該產(chǎn)品一次制作合格率約在80 左右 施工裝維人員素質(zhì)較高的普遍成功率較高 現(xiàn)有FTTHODN故障中一半以上是由該器件引起的 讓廠家對相關(guān)的施工及裝維人員進(jìn)行該產(chǎn)品的培訓(xùn)成為一種較為常見的手段 隨著實(shí)裝率的上升 該產(chǎn)品的用量將持續(xù)平穩(wěn)的增大 且該產(chǎn)品現(xiàn)有單價(jià)較高 預(yù)埋型的普遍在25 30元 如納入集采后能有效降低建設(shè)及裝維成本 但由于該產(chǎn)品的特殊性 自主生產(chǎn)廠家較少 所處網(wǎng)絡(luò)地位關(guān)鍵 采用何種方式納入集采以及評價(jià)方式將直接關(guān)系到ODN的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量 廠家分布情況 中國電信各省公司實(shí)際使用情況 主流生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品應(yīng)用情況 經(jīng)過對17個(gè)省公司的采樣調(diào)研 3M系列預(yù)埋型產(chǎn)品覆蓋了11個(gè)省 覆蓋率達(dá)到65 平均價(jià)格為37 8元 個(gè) FTTH實(shí)裝數(shù)量大的省份價(jià)格較有優(yōu)勢 最低價(jià)格為29元 個(gè) 其余幾大預(yù)埋型產(chǎn)品廠家為普天 烽火 萬馬 住友 藤倉 預(yù)埋型價(jià)格總體較為穩(wěn)定 住友 藤倉多采用國內(nèi)公司代理的形式 平均價(jià)格較高 直通型主要提供的廠家為宇特 在市場上也占有一定份額 平均價(jià)格為24元 國外運(yùn)營商使用情況 日本 ONU ONU ONU MDF ODF OLT CO MDU SDU 日本的FTTH建設(shè)大量使用了現(xiàn)場活動(dòng)連接器 在光纜接頭盒 樓道箱 ONU等位置上都大量使用了該器件 國外運(yùn)營商使用情況 韓國 韓國的FTTH建設(shè)中使用的現(xiàn)場活動(dòng)連接器用法與我國較為相似 主要在樓道箱體和用戶終端側(cè)大量使用 終端接頭盒 ONT Optitap預(yù)制光纜 SC APCOptitap連接器 為什么Veriz