光纤快速连接器故障分析及解决方案

光纤快速连接器故障分析及解决方案

成都普瑞斯曼科技有限公司：周普李定齐

随着FTTH的全面推进，光纤快速连接器的需求出现井喷，各种良莠不一的光纤快速连接器产品不断涌现。电信运营商也对各种光纤快速连接器产品进行了实际应用，但近三年的应用效果却是：频繁的故障令电信运营商头痛不已。一场关于FTTH入户皮线光缆端接方式的争论一直持续不断，是采用光纤热熔式还是冷接式，是采用预置光纤式快速连接器还是直通式快速连接器，行业内一直没有一个公认的答案。既然存在争论，说明现有产品存在诸多缺陷，不能满足电信运营商的要求。本文详细分析了现有光纤快速连接器产品（包括热熔式及冷接式）故障产生的机理，创造性的提出了“光纤无缝对接”原理，并简单介绍了根据此原理研制的稳定可靠，超长使用寿命的自适应式光纤快速连接器系列产品。

一、 光纤快速连接器故障分析：

我们知道：精确对接（如图一所示）的两根同种类且端面平整的光纤的连接损耗一定能满足使用要求，而光纤精确对接的实现必须满足以下3个条件：（1）两根光纤半径方向同心，（即二根光纤不错位）。（如图一所示）;(图二为错位状况）

图一（对接的二根光纤同心，长度方向无间隙，对接端面平整）

图二（对接的二根光纤错位）

（2）长度方向（轴向）没有间隙，（如图一所示）；（图三则有间隙）

图三（对接的二根光纤长度方向有间隙）

（3）二根光纤对接端面平整（如图一所示）；（图四则端面不平整）

图四（光纤端面不平整，有崩裂现象）

所以光纤快速连接器出现故障的往往是由于：使用过程中对接的两根光纤出现了错位、间隙、或光纤端面崩裂现象，造成连接损耗达不到要求。

经长期的试验和分析，引起“对接的两根光纤错位、间隙、或光纤端面崩裂现象”的原因却是使用环境的温差造成的。

我们知道：任何材料都有“热胀冷缩”性能，而且，不同材料的热膨胀系数也不一样。光纤快速连接器及与之相连的皮线光缆也不例外。

当温度升高时，皮线光缆外皮会比光纤伸长量大得多，就会造成光纤与光缆外皮产生相对回缩现象；反之，当温度降低时，会造成光纤与光缆外皮产生相对伸长现象。

对于光纤快速连接器，出现故障的地方主要在光纤快速连接器内部实现光纤定位夹紧的V型槽。由于塑料零件制造成本低廉，所以，面世的产品从成本考虑，绝大多数都是塑料V型槽（如图五所示）。个别厂商采用金属或陶瓷材料制造V型槽，但制造成本太高，不能大量推广应用。

图五（常见塑料V型槽结构）

这种塑料V型槽也与皮线光缆一样，因环境温度的变化（温差），会出现V型槽伸缩、变形，引起对接的两根光纤产生间隙，错位，光纤端面崩裂等现象；有时在安装时，如果未留有足够的光纤富余量，因温差影响，还会产生光纤断裂现象。

出现这些现象，光纤快速连接器自然不能正常工作了。

二、常用光纤快速连接器优缺点分析

1 热熔式：包括热熔式快速连接器及热熔皮线尾纤。如图六，图七所示

图六（热熔式光纤快速连接器）

在冷接方式故障不断出现时，一度受到热捧，但随后出现的一系列问题使之并没有得到大量应用。

图七（热熔式皮线尾纤）

熔接点的保护是难点；温差影响，易断纤。

热熔式的优点：

（1）损耗小（连接头损耗+热熔点损耗），一般＜0.25dB。

（2）工作稳定可靠（只对250μm裸纤或0.9mm光缆而言）。

（3）热熔操作可视化。

热熔式的缺点：

（1）设备投资大。

（2）大量施工人员的培训，工作量大。

（3）施工速度慢。

（4）热熔头报废率高。

（5）有抗拉要求的施工，因温差影响，容易出现光纤断裂现象。

（6）不能重复使用。

2 冷接方式：包括预置光纤式（如图八）和直通式（如图九）。

图八（预置光纤式）

图九（直通式）

预置光纤式的优点：

（1）安装简单快速；

（2）因V型槽内注有光纤匹配液，对光纤的切割要求不高。

（3）连接损耗能达到使用要求。

（4）可重复安装，但一般不超过5次。

预置光纤式的缺点：

（1）对温差较敏感，可靠性差，故障率高（V型槽为陶瓷或金属结构除外），一般只适合临时接续，不适合永久接续。

（2）出现故障，往往只有更换。

直通式的优点：

（1）安装简单快速。

（2）连接损耗低。

（3）维护简单。

（4）可重复安装达50次以上。

直通式的缺点：

（1）对光纤的切割要求高；

（2）插拔次数低；

（3）抗温差能力较差，易出现对接点间隙，端面崩裂，光纤断裂现象。

三、 自适应式光纤快速连接器原理介绍

从以上分析可知，目前面世的光纤快速连接器产品，不能满足FTTH追求低成本，长期稳定可靠工作的要求。开发一款设备投资小、施工维护简单快速、使用寿命长、稳定可靠、价格合理的光快速连接器产品是目前FTTH的迫切要求。

我公司（PM）经过长达4年的试验研究，提出了“光纤无缝对接原理”，并根据该原理设计出了自适应式光纤快速连接器产品（LOGO：PM）。所谓“自适应”是指：利用光纤张力，自动补偿因温差引起的光纤相对伸缩量，从而保证对接的两根光纤，在光纤快速连接器的使用寿命内，始终保持轴向无间隙对接。该产品在设计原理上完全不同于现有产品，是一款追求高可靠性，长使用寿命，用得起，用得放心的产品。

目前该产品已在上海，河南，甘肃，吉林等地大量使用，用量已超过200万支，产品经受住了严寒，风沙，湿热等环境条件的检验，到目前为止尚无质量事故发生，可以看出设计原理的正确性。

四、 自适应式光纤快速连接器类型及安装方案

(一)．分类：非预置光纤型及预置光纤型

1.图十二为自适应式光纤快速连接器系列（非预置型）。特点如下：

（1）安装简单快速。

（2）连接损耗低。

（3）金属夹持结构，耐温差能力强，特别适用于温差大的地区。

（4）使用稳定，故障率极低，寿命长。

（5）可重复安装达50次以上。

图十二（直通型自适应式光纤快速连接器系列）

注意：由于现场施工，影响光纤切割效果的因素很多，不可能每次切割的光纤端面都能达到理想效果。所以在完成光纤快速连接器安装并清洁光纤端面后，最好涂以少许光纤匹配膏，这样，自适应式光纤快速连接器的使用稳定性及寿命都可以达到非常理想的效果。（如图十三所示）

（光纤匹配膏的特性简介：光纤匹配膏是一种柔软、难挥发、阻水、无毒无害并晶莹剔透的膏状硅基化合物，其折射率与光纤几乎相同，能有效降低连接损耗，提高回波损耗值，提高一次性安装成功率。在进行-50°~ +80°的高低温循环测试中，其化学，物理性能没有改变，具有良好的抗氧化性及长期的稳定性。可作为光纤快速连接器提高稳定性及使用寿命的辅助材料。

图十三

2. 图十四为自适应光纤快速连接器系列（预置型），特点如下：

（1）安装更简单快速。

（2）平均连接损耗比非预置型略大。

（3）可修复。

（4）耐温差能力强，特别使用于温差大的地区。

（5）使用稳定，故障率极低，寿命长。

（6）可重复安装达50次以上。

（7）价格较高。

（8）有UPC及APC两类产品。

图十四（预置型自适应式光纤快速连接器系列）

（二）．自适应式光纤快速连接器安装方案

光纤快速连接器的使用稳定性与所选用的皮线光缆质量关系非常大。优质皮线光缆选用G657A2光纤，抗拉材料为KFRP（仿纶线），光缆外皮为低烟阻燃耐温差塑料，在正常使用温度（-40℃~+60℃）范围内，光纤相对伸缩量小，自适应式光纤快速连接器一般无故障，可以长期稳定可靠工作。使用这样的光缆，可根据施工条件随意选择图十五所示的安装方案1或图十六所示的安装方案2进行安装。

但大量使用的皮线光缆由于考虑到价格因素，往往耐温差性能较差，光纤相对伸缩量比较大，出现故障的几率大增，为保证自适应式光纤快速连接器长期稳定可靠工作，最好按图十六所示的方案2进行裸光纤安装，这样可以彻底避免温差对自适应式光纤快速连接器正常工作的影响。

图十五（安装方案1）

快速连接器直接安装在皮线光缆一端，清洁光纤端面后，可直接插入ONU 光接口）。

图十六（安装方案2）

皮线光缆开剥出0.5米长左右250μm裸光纤，将自适应式光纤快速连接器装在光纤端部，再通过信息面板盒及光缆跳线与ONU连接。可彻底消除温差的影响。

五、 各种类型光纤快速连接器性能对照

以下列出了各种类型光纤快速连接器性能对照，可供用户选购时参考。