中心議題：
- 光纖連接器及其應(yīng)用、性能和終端要求淺析
- 信號丟失計(jì)算
- 光纖連接器的選擇
在本文中我們將介紹用戶光纖連接器(SC)、直通式光纖連接器(ST)、固定式光纖連接器(FC)與LC光纖連接器及其應(yīng)用、性能和終端要求。與 A/V行業(yè)中所普遍使用的BNC連接器不同，光纖連接器隨著光纖技術(shù)的不斷成熟而逐漸發(fā)展。銅線連接器對AV系統(tǒng)信號丟失的影響一般不會(huì)很大，而光纖連接則不同，它對傳輸系統(tǒng)中的每個(gè)接口都會(huì)起著非常大的影響作用。讓我們來看看光纖物理連接中所產(chǎn)生的一些問題，光纖傳輸設(shè)備自身可指令連接，但在有些情況下，大部分或幾乎所有的光纖傳輸連接選擇都是人為親自進(jìn)行。光纖線纜在信號傳輸過程中所丟失的信號量主要由所采用的光纖線纜的質(zhì)量和類型所決定，每個(gè)連接端都會(huì)產(chǎn)生一定的信號丟失。根據(jù)用戶選擇的光纖連接頭類型的不同，連接端信號丟失的總量加起來有可能會(huì)超過光纖線纜本身產(chǎn)生的信號丟失量。
信號丟失計(jì)算
與電力電源一樣，光纖電源通常也是用dB,-3dB來衡量。在銅線電路中，無論是數(shù)字信號還是模擬信號，連接器的信號丟失基本上都是“零”，也就是說，與整體線纜產(chǎn)生的信號丟失量相比，由于連接器接觸電阻造成的歐姆丟失通常都可以忽略不計(jì)。而在大多數(shù)的光纖安裝系統(tǒng)中，情況則截然相反。在AV應(yīng)用中，小于 1000英尺的光纖線纜信號丟失基本都會(huì)小于3dB。在幾公里遠(yuǎn)距離傳輸情形下，多模光纖色散就變得非常重要，因此，最好采用低信號丟失的單模光纖。但無論是近距離傳輸還是遠(yuǎn)距離傳輸，接觸傳輸信號的每個(gè)連接器接口都會(huì)產(chǎn)生大量的信號丟失，通常，最大部分的信號丟失都發(fā)生在輸出端，安裝一套好的光纖連接器的關(guān)鍵就是盡量將互相連接的光纖之間的接口信號丟失最小化，保持信號丟失在一定的估算范圍之內(nèi)，為系統(tǒng)的長期運(yùn)行提供穩(wěn)定性。連接器接口的信號丟失也是用 dB衡量。因?yàn)楣饫w末端連接不恰當(dāng)，光路的中斷會(huì)導(dǎo)致一定量的信號丟失，如光纖表面差、非平行端連接等情況也會(huì)讓信號丟失率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)期信號丟失量。
高速激光光纖傳輸?shù)陌l(fā)展為光纖終端端面的設(shè)計(jì)帶來了新的問題。在高傳輸速率下，端面反光情況變得非常嚴(yán)重，需要進(jìn)行角度研磨或球形研磨等特殊處理來降低丟失率。從更加精確的信號丟失估算程度上來講，正常的連接端口信號丟失范圍大約為0.1dB到最多1.5dB之間。想一下，從信號源出來經(jīng)過信號分配機(jī)、路由器、工作站，需要多少個(gè)連接接點(diǎn)，接點(diǎn)越多，信號丟失估算增加的就越快，而且我們還要把一些意外的情形納入考慮范圍之內(nèi)。
維持系統(tǒng)正常運(yùn)作
在光纖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作，就達(dá)到了非常好的效果，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們需要考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的一些意料之外的問題，并且要讓系統(tǒng)達(dá)到正常運(yùn)作效果。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們要考慮到系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最壞的情況，并做出相應(yīng)的計(jì)劃，期待更好的運(yùn)作效果。光纖連接器設(shè)計(jì)商一定要將這個(gè)理念銘記于心。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，安全、穩(wěn)定的系統(tǒng)連接要求光纖末端平滑、方正。端與端之間的連接必須精確無誤，精確度甚至要達(dá)到微米，百萬分之一米。常用的多模光纖的直徑從 50-62.5微米，而單模光纖的直徑僅為8-9微米。將這種直徑尺寸與一根頭發(fā)的直徑(17-180微米)相比，可見任何一絲錯(cuò)誤就可以帶來在災(zāi)難性的損失。
光纖連接對設(shè)備的精密度要求非常嚴(yán)格，因此連接頭必須非常干凈。光纖連接器和配件通常都是裝在一個(gè)套子里，一個(gè)手指印或外部灰塵都可能會(huì)嚴(yán)重影響連接器性能，甚至導(dǎo)致傳輸失敗，因此，連接器沒有連接時(shí)，就應(yīng)該保存在干凈的保護(hù)套里。
在連接時(shí)，我們還應(yīng)該將光纖連接器楔緊，在目前所有的光纖連接器設(shè)計(jì)中，是通過“套圈”來進(jìn)行的，保證連接器在搭配時(shí)準(zhǔn)確無誤。光纖終端是通過粘膠或壓接緊箍在套圈里面，成為一個(gè)永久的元件。插入了內(nèi)置光纖后，就把套圈端磨光滑，為連接器光纖連接提供光滑的接口。套圈通常都是由比較硬的材料制成如陶瓷，當(dāng)然，也可以是不銹鋼、塑料或者碳化鎢材料制成，SC、ST和FC的通用套圈直徑為2.5毫米，LC的通用套圈直徑為1.25毫米。由于套圈的功能特性可以按照精密度要求進(jìn)行生產(chǎn)，也就成了光纖連接器的首要重要確定特性。在眾多的連接套圈中，彈簧式容器連接套圈保證了光纖和LED或者激光源之間同軸對齊。
隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的擴(kuò)大，光纖連接器也快速發(fā)展。現(xiàn)在市場上使用的光纖連接器大概有12種甚至還多，每一種都是為滿足特定的需求而應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)然，也存在著一定的技術(shù)限制。現(xiàn)在市場的走勢主要是朝著價(jià)位適中、緊湊型的連接器模式發(fā)展，能夠支持新的傳輸分配系統(tǒng)要求的更大傳輸密度。正如用戶期望的那樣，電信行業(yè)的不斷發(fā)展也推動(dòng)了光纖的大面積應(yīng)用，在很大程度上是由于各種類型的通信和娛樂服務(wù)對光纖連接迅猛增長的需求所致。
我第一次使用光纖系統(tǒng)時(shí)，用的是AT&T公司在80年代推出的ST連接器。ST在多模LANs和CCTV系統(tǒng)中使用的最為廣泛，但僅僅被一個(gè)光纖連接標(biāo)準(zhǔn)所接受。ST似乎是一個(gè)微型的BNC連接器，在光纖中，它是一個(gè)簡單的刀式轉(zhuǎn)鎖連接器，由于未受到任何保護(hù)處理，容易遭受破壞，因此，處理ST連接器要特別留意套圈。ST連接器目前在業(yè)界應(yīng)用中仍然十分廣泛，但其應(yīng)用也在慢慢減少。
FC連接器是ST連接器的姐妹產(chǎn)品。FC表示固定連接(fixedconnection)，在電信行業(yè)的單模應(yīng)用中使用最為廣泛，在鑰控和金屬結(jié)構(gòu)上這類連接器與ST比較相似，但采用的卻是螺紋連接方式，而不是插銷式。我們最常用的連接器是SC連接器，SC是subscriberconnector（用戶接頭）的縮寫，是TIA/EIA-568B.3標(biāo)準(zhǔn)中的指定連接器，有單光纖連接和雙光纖連接兩種，并通過彩色編碼來指示光纖類型：米色代表多模、藍(lán)色或綠色代表單模。
LC連接器也是SC連接器的姐妹產(chǎn)品，是由朗訊公司設(shè)計(jì)的，LC是第一款真正為增加光纖設(shè)備系統(tǒng)的堆積密度而設(shè)計(jì)的耐用的小型化連接器，LC與小型的SC 連接器較為相似，能將堆積密度提高50%，在電信交換環(huán)境中，對連接器密度要求非常嚴(yán)格的話，LC將具有很大的優(yōu)勢。LC連接器能非常輕松地配置在加密的雙工設(shè)置上，并具有與普通RJ45連接頭相似的鎖定夾。由于其小型化的光傳輸接收裝配的廣泛使用，LC連接器非常受用戶歡迎。在我們所提到的4種類型的連接器中，LC連接器的接口界面損失最小，深得用戶喜歡。
需要什么樣的連接器
無論采用什么類型的連接器，我們的目標(biāo)都是一樣的，那就是尋找對準(zhǔn)精度、重復(fù)性以及丟失率方面都非常滿意的連接器。加密連接器通常能夠獲得0.2dB的丟失重復(fù)精度，在信號傳輸丟失過程中，連接器的作用非常重要，插入損耗和回波損耗這兩個(gè)參數(shù)在光纖連接器中的作用與其在銅線中的作用一樣重要。
在本文中，我們所說的插入損耗是指由于連接器接口產(chǎn)生的分貝丟失，回波損耗與銅線中的概念一樣，是指由終端反射引起的將能量反射回信號源的情況。連接器插入損耗和回波損耗參數(shù)的界定由系統(tǒng)所使用的測試設(shè)備決定。盡管各個(gè)廠家生產(chǎn)的連接器規(guī)格各有不同，但大多數(shù)都符合TIA/EIA568B.3商用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求。TIA/EIA568B.3規(guī)定，多模和單模光纖的最大插入損耗為0.75dB。多模光纖的回波損耗最小≥20dB,單模光纖的回波損耗 ≥26dBD。SC連接器通常都只有0.3dB的損耗，而LC連接器則可低達(dá)0.1dB。
這些數(shù)據(jù)意味著什么?插入損耗的計(jì)劃非常簡單，我們將連接器的接口數(shù)相加，乘以每個(gè)連接器所期望的損耗量，以dB為單位進(jìn)行計(jì)算。然后加上線纜總損耗量。兩種損耗所得的總數(shù)就是系統(tǒng)因?yàn)閭鬏斁€纜和連接器損耗而產(chǎn)生的損耗量。插入損耗是非常重要的一個(gè)數(shù)據(jù)，所有的設(shè)計(jì)師都根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)來判斷系統(tǒng)是否能夠在信號源傳輸器和光纖接收器之間正常運(yùn)行。除此之外，我們還可以根據(jù)回波損耗參數(shù)得知反饋到信號源的能量多少，反饋能量以延遲信號的形式通過線纜返回。
在光纖中的多模和光路經(jīng)在接收端轉(zhuǎn)換成數(shù)字系統(tǒng)中的信號抖動(dòng)的增加量，也就是說，在每個(gè)連連接端的回波損耗越差，總體上對接收器的影響就會(huì)更大。這種效果就會(huì)成為數(shù)字信號眼狀圖退化零點(diǎn)，接收器跟蹤和鎖定數(shù)據(jù)的能力就會(huì)遭到破壞。相對而言，模擬光纖信號則呈現(xiàn)出退化響應(yīng)時(shí)間，將會(huì)導(dǎo)致圖像不清楚。例如，每個(gè)連接器的回波損耗僅僅為20dB，那么就會(huì)有1%的信號反饋，根據(jù)信號運(yùn)行中采用到的連接器的數(shù)量不同，信號反饋所產(chǎn)生的影響就會(huì)相應(yīng)增大。26dB的回波損耗會(huì)產(chǎn)生的信號反饋為0.3%，50dB的回波損耗，信號反饋則為0.001%。
終端考慮
傳統(tǒng)來講，光纖終端一般比較慢，價(jià)格也較高，對設(shè)備要求和技術(shù)要求也很高。在考慮單模線纜中的光纖終端時(shí)，應(yīng)該考慮到這幾方面的因素。有些情況中，我們完全可以選擇一些已經(jīng)根據(jù)各種光纖類型設(shè)置好了終端的線纜。大多數(shù)的短跳線可以歸屬到以下幾類。
量身安裝型應(yīng)用中，我們只能選擇特定的終端，但是，采用了疊接工具后，可以降低單模光纖的現(xiàn)場終端延長的長度，減少了對設(shè)備的需求數(shù)量和技術(shù)的使用。對于多模光纖線纜，新型的疊接方式采用了簡單的光纖切割方法后，將線纜組裝成預(yù)先設(shè)計(jì)的連接器/線纜。這種方法非常簡單，只是光纖到光纖的接頭對接，接頭處通常都是采用一種特殊的光學(xué)凝膠，讓光纖終端凝結(jié)起來。
多模光纖線纜終端通常有兩種類型的接頭：flat-faceairgap和接觸型(contacttype)。Air gap型終端產(chǎn)生的回波損耗可能大于等于14dB，大約3.2%的反射光，當(dāng)回波損耗大與等于20dB時(shí),最好使用接觸型終端。
控制低插入損耗和回波損耗的單模光纖終端大概有5種，PC(PhysicalContact端面為球狀)，SPC(SuperPhysical Contact)、UPC(Ultra Physical Contact)以及APC(Angled Physical Contact)。PC和UPC的每種物理連接方式都采用了不同程度的端面精確度，并產(chǎn)生更低的耦合損耗和回波損耗。APC類產(chǎn)生的回波損耗大于等于 65dB，信號返回率降低到了0.000032%。單模APC接頭的性能最好。
