光纤活动连接器生产质量控制的探讨

      在FTTH光传输网中，光分配网（ODN）是入户部署的网络基石，它关系到光接入网的运维、FTTH方案的实施以及光纤光缆、光器件产业和市场的发展。对此，运营商、设备商和光纤光缆、光器件厂商都投入了巨大的精力。另一方面，FTTH网络运营的成功与否，在很大程度上取决于业务的质量，而业务的质量又依赖于ODN的质量。作为FTTH的基础网络，ODN必须能够承担20-30年的业务需要，质量一旦出现问题，给网络维护和寿命将带来灾难。光纤连接器是ODN系统中必不可少的重要器件，它的作用是将光纤与光纤、光纤与器件、光纤与仪表、光纤与系统连接在一起，也是目前使用量最大的光纤器件。因此，光纤活动连接器产品质量的好坏，同样会关系到光接入网络的运维安全。为此，运营商在集采时，对光纤活动连接器有专门的质量评定和技术规范细则要求，以及可靠性检验所制定的相关标准，如YD/T 2152一2010《光纤活动连接器可靠性要求及试验方法》，Telcordia GR一1209一CORE《无源光器件通用要求》和GR一1221一CORE《光无源器件可靠性保证通用要求》等，由此可见光纤活动连接器件产品质量对网络安全的重要性。
      对于生产光纤活动连接器而言我们都知道，为确保产品的高质量，除了对上游原材料的严格控制，如高品质的紧套光纤光缆、高精度的陶瓷插针和装配散件外，最重要的是严格精密控制生产过程，从而来达到质量的稳定。
本文主要从光纤连接器的装配加工工艺出发，对光纤连接器生产过程、质量控制及常见的质量问题，进行探讨和分析。
 
一、原材料及散件的质量控制
      1、陶瓷插针及装配散件
      光纤连接器的基本原理是采用某种机械和光学结构，利用适配器将光纤的两个端面精密对接起来，实现光纤端面物理接触。以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去。关键部件：陶瓷插芯、陶瓷套筒；它是直径为2.5mm、1.4mm或1.25mm的陶瓷圆柱体，其轴心有孔径为125～126μm ,125.3～126.3μm或125.5～126.5μm。
      就陶瓷插针而言，较小的同心度误差以及内孔直径和光纤包层外径的良好的匹配（即小间隙）可减小纤芯的横向偏离，降低插损；同时，高精度装配散件可保证产品在接续中处于充分对接和良好的受力状态，直接影响回波损耗的大小。
      同时由于光纤活动连接器属于标准件，有时需要与不同厂家的连接器进行对接，这时就必须确保光纤连接器各部分产品尺寸均满足相关标准的要求，确定产品的一致性与互换性。
      2、紧套光纤软光缆
      就光纤而言，光纤对于连接器性能的影响主要反映在光纤本身的衰减系数和光纤光缆制造公差（尤其是纤芯/包层同心度误差）上：对于较长的连接器跳线，光纤本身过大的衰减系数会造成连接器跳线的先天不足，增大光通路中的能量损耗；较大的纤芯/包层同心度误差易造成纤芯的横向偏离。因此，高品质的光纤对于产品的低插损是至关重要的。
      光纤光缆必须保证无老化现象。紧套光纤的被覆层尺寸应纵向均匀，无明显的鼓包，与涂覆光纤具有良好的同心度。外护套的表面应圆整光滑，其断面上应无目力可见的鼓包、裂纹、气泡和砂眼等缺陷；光缆护套与其他构件之间纵向相对尺寸应稳定。

护套最小厚度	护套外径
0.2	1.6±0.1
0.3	2.0±0.1
0.4	3.0±0.1

      当用户要求时，单芯光缆还应满足护套与缆芯之间的抽拔力，以及被覆层、外护套的热收缩率要求。
同时还应符合对于耐用性、防潮、耦合应力、光纤拉伸力和对潮湿、极端温度、插拔力和线缆拉应力、撞击及震动等恶劣环境适应能力的要求。
      可根据客户的需求配置为单芯、双芯或多芯等不同纤芯类型。光纤光缆被覆层和护套还应有PVC和LSZH不同的防火等级、阻燃，并符合环保要求。
 
二、光纤连接器生产制作过程中的质量控制
      通常，衡量光纤连接器产品质量的主要光学特性指标为插入损耗（IL）、回波损耗（RL）、偏振相关损耗（PDL）和重复性、互换性；此外，影响产品质量可靠性的插芯端面几何参数等物理特性指标；端接保持力、连接和分离力（力矩）、撞击、扭转、光缆保持力、抗挤压、外部弯曲力矩、振动、冲击、静态负荷、机械耐久性等机械性能指标也越来越被运营商和系统厂商所重视。
      光纤与插芯固化、研磨生产的质量好坏对光纤连接器的性能影响最大。
      1、光纤预处理及固化
      剥纤，主要是针对涂覆层的剥离，减少对光纤包层的伤害。对于多模光纤来讲，这点影响不大，但对单模光纤来讲，影响就比较大。单模光纤其中有个参数叫模场直径，就说明单模光纤的包层是要传递一部份光信号。理论上讲如果光纤包层受损会使其偏振模色散增大，衰减增大。实际测试结果，影响有，但不大。有一点确实要注意的，通过对多条光纤包层受损的光纤进行测试，发现包层受损会增大光纤弯曲时断裂的可能性，并且弯曲时1550波长的衰减增大较为明显。
      偏心（同心度）有两个，一个是光纤本身，一个是插芯。用一个简单的方法就可以初步判断其插芯的好坏，将光纤穿入插芯，然后倒提光纤，看插芯是否从光纤中自行滑落，好的插芯，是不会从光纤上滑落的。
      研磨前主要是对于胶水和插芯的处理。首先是胶水的选择，大多数较为规范的光纤跳线厂都选择了353ND（环氧胶）。但是这种胶水不环保，胶水配比好之后，对其要进行高速的旋转，将其中的气泡甩出，避免了日后由于温度的变化对光纤应力的改变，造成光纤微弯而产生衰减增大。
      2、研磨
      （1）研磨前的准备工作
      很多公司为了提高生产效率，采用撞击光纤的方法；这种方法，很容易造成光纤开裂（裂纤），光纤局部或全部出现深度断裂，断口齐整光滑，端检仪上显示为大黑块，见图1。为保证质量，建议用一个光纤刻刀轻轻刻划光纤，在环氧珠上的部分使用切削边平行于接头，见图2。       评价光纤连接器的质量，需要测量连接器插针体端面在研磨抛光后的形状参数，包括曲率半径、顶点偏移量及纤芯凹陷量等三个重要参数。只有使端面形状参数保证在一定的范围之内，才能保证光纤保持良好的物理接触。另外，还要尽量去除光纤端面的变质层，并测试光纤端面是否有划痕或其它污损。最后要满足插入损耗低、回波损耗高的性能。因此，光纤连接器的研磨与抛光过程对提高其光纤研磨加工过程是研磨砂纸表面众多单个磨粒于光纤表面综合作用结果。
      （2）在研磨过程中需要的注意点：
      ①在研抛的过程中，每一步研磨完要用纯净水及无尘擦拭纸将插针体端面清洗干净；
      ②研抛过程中一般用水作为研磨介质；
      ③研抛定位定位时应注意等高，否则会造成长度不一。定位时研磨盘和插针要保持垂直，否则会造成凸球面偏移量不良（偏心）；
      ④因各家厂商插针不同而影响研抛参数；
      ⑤研磨用的研磨纸要比工件硬，而抛光用的抛光片要比工件软。
      3、测试用标准跳线的使用与维护
      （1）标准跳线的选择
       测试用标准跳线必须使用仪表自带或经检测工艺员专门挑选的指标相对较好的跳线。标准跳线的各项物理参数都是符合一定的要求，不能滥用。
      （2）标准跳线的使用
      输入端接仪表光源输出口，连接前必须对标准跳线输入端进行清洗，保证光源的正常稳定输出。
      标准跳线输出端接的被测器件，使用过程中也需经常清洗。保证端面指标良好对于测试效率是很有好处的。
      测试用的标准适配器在使用中也需不定期的清洗。清洗的方法是：用裹有医用药棉的牙签或竹签蘸酒精，对适配器的陶瓷套筒进行清洗，再用不蘸酒精的裹有医用药棉的牙签或竹签送入套筒进行清洗，最后用吹气球清除残留在套筒内壁上的残留物。在日光灯下观看陶瓷套筒的清洁度，不允许有任何杂质。
      测试用标准跳线在使用过一段时间后，输出端端面会有一定程度的磨损，这对被测器件的回损测试影响较大。建议定期进行维护，返修标准线；返修指标达到标准后方可继续使用。但多次返修后，此标准跳线是否能够继续充当标准跳线值得考虑。
      4、器件尾纤端连接器的使用与维护
      光器件输出端连接器与标准跳线不同，各项物理指标要求相对标准跳线的连接头较低，只是起到有效连接的作用。
      在进行测试前，要对连接器柱面和端面进行清洗。柱面的清洗非常重要，如果柱面带有污渍对连接器的耦合效率有很大的影响，因为它直接影响到陶瓷套筒的清洁，从而可能造成连接过程中出现的缺陷，如倾斜、间隙、错位等。
      在使用过程中，经常的清洗对于延长连接器的使用寿命是很有帮助的，并且能够有效的提高测试准确率和测试效率。
      测试时将被测端接入适配器，要注意一次推到位，然后再慢慢地拧紧耦合螺母或推入插头到相应适配器，同时要观察仪表显示的数据有无较大幅度的变化，如果有则表示耦合部位有污迹，必须清洗。其次，不能强行拧紧螺母或花大力气推入插头，否则会损伤连接头端面，给后续测试带来不便并影响测试质量。
 
三、总结
      在近期国内ODN建设中，一些劣质的器件已经给局部地区带来了灾难性后果。低品质的器件严重影响了ODN的可靠性，所以无源光器件的可靠性是ODN网的基本要求。
      而优良的产品制造技术，包括完善的过程控制，精良的研磨、检测设备，及与之相配套的研磨抛光工艺和质量监控，使得产品在满足高质量端面和光学特性指标的同时，可根据客户的不同要求在相应的标准要求范围内调整插芯的端面几何参数，提高系统接续和使用可靠性。