DOC《FTTH光纤快速连接器》

三、项目的研究开发内容和关键技术

1、项目研究开发内容 本项目旨在解决FTTH施工过程中光纤的接续问题,随着FTTH光纤到户工程大范围的开展,由于FTTH施工具有阶段性和分散性的特点,大规模的FTTH施工中不可能配备价格昂贵而且对使用环境要求极高的熔接机.在FTTH施工中热熔技术的缺陷日益明显,一种能快速实现光纤接续的机械接续技术成为替代熔接技术的必然,其应用于快速成端,大大降低了施工时间及成本,从施工接续的角度实现光缆电缆化,光缆接续与电缆接续一样方便.项目主要是针对以下7个方面进行研究: (1)光纤夹紧的可靠性的研究(关键技术之一) (2)匹配液的测试 (3)套管材料的选择 (4)接续的稳定性的研究(关键技术之一) (5)模温机注塑工艺的研究(关键技术之一) (6)尾套保护套的设计(关键技术之一)

2、项目创新点 创新点1:创新设计前端光纤孔内预埋并固定有纤芯,纤芯的外端面与插芯的端面平齐并研磨,插芯后端的光纤孔内注入光纤匹配液,使光纤孔内两光纤接点处于与外界隔绝的密闭状态,具有光纤对接精度高,性能稳定,使用寿命长的优点. 为了适应光纤到户网络大规模建设的需求,现场组装式光纤快速连接器被大量使用.现有预埋式光纤快速连接器在陶瓷插芯内预埋光纤(见图1),并将部份光纤从插芯尾部延伸到连接器主体中的V型槽内,在V型槽内注有光纤匹配液.施工时将待接续的光纤从连接器尾部穿入到V型槽内与预埋光纤的端面对接并压紧固定.光纤匹配液的辅助作用提高了光纤的接续性能,但由于V型槽的部件的材质是塑料,在塑料件加工过程中由于温度、电压、注射压力等因素的变化,都会影响V型槽的精度导致两光纤对接端面的同心度偏差而降低了其传输性能. 图1 现有预埋式光纤连接器 同时,快速连接器按行业标准要求应可作多次复接,但V型槽内的光纤匹配液是有限的,每次复接时光纤从V型槽内抽出和新的光纤插入都会使匹配液流失一部份,经多次复接后因光纤匹配液的不足而影响光传输性能.另外由于V型槽附着的光纤匹配液是与大气连通的,长时间使用匹配液会受大气灰尘的污染或挥发干燥,会导致光传输性能降低或失效. 为解决现有技术存在的不足,创新设计前端光纤孔内预埋并固定有纤芯,插芯后端的光纤孔内注入光纤匹配液(见图2).这种设计方法具有以下优点:在施工时待接续光纤插入插芯内的光纤孔时,将光纤孔内的光纤匹配液推排到贮液孔内.在复接拉出光纤时,匹配液又从贮液孔内补充回来,减少了匹配液的流失.另外,由于贮液孔充有匹配液使光纤孔内两光纤接点处于与外界隔绝的密闭状态,使光纤接点周围的匹配液免受大气环境的污染和挥发干燥.插芯内的光纤孔属高精度加工(行业标准要求直径精度偏差在0.001mm以内),在此条件下光纤对接的精度极高. 图2 新型光纤连接器 创新点2:采用具有自主知识产权的尾套保护套(ZL201120006630.1),尾套的内孔底端设置弹性体,使光纤穿接管穿出的待接光纤的切割端面自动被推至与光纤穿接管的凸出端端面齐平,还具有防止灰尘进入连接器主体的功能. 随着光纤到户网络的发展,光纤快速连接器在我国开始大量应用.现有光纤接续技术在接续施工时将光纤端面用高精度的切割刀切好后,经快速连接器穿出陶瓷管端面约0.1mm左右,再用堵头手动旋转推进,利用堵头平面将光纤推至陶瓷管端面齐平,然后通过适配器来实现光纤快速连接器之间的正确对接(如图3所示).这种方式需要专用工具,施工步骤繁琐,对推进堵头精度要求高,且产品制造难度大,造价高. 图3 现有非预置式光纤快速连接器 为了克服现有技术存在的缺陷,自主开发出一种带有尾套保护套的光纤快速连接器(见图4),在尾套保护套内的内孔底端固定弹性体,弹性体另一端设有固定挡片,挡片弹性贴合在相对的光纤穿接管的凸出端端面上,使光纤穿接管与尾套保护套之间的摩擦阻力或尾套保护套与连接器主体之间的摩擦阻力大于弹性弹性体的弹性压力,确保尾套保护套的定位.在使用状态下,尾套保护套套在由连接器主体内延伸凸出的光纤穿接管上,施工接续时,光纤经连接器主体内的光纤穿接管穿出,被挡片挡住,利用弹性橡胶柱或弹簧的弹力挡住光纤,使光纤的切割端面与光纤穿接管的凸出端端面齐平,实现对接的传输性能.尾套保护套同时还能防止灰尘进入连接器主体,降低匹配液受污染的概率,提高产品性能的稳定. 图4 带有尾套保护套的光纤快速连接器 创新点3:对在V形槽的注塑过程所用的模温机进行改进,通过加装智能控制电路和耐高温电磁阀对上下模具分别进行控制,以达到所需要的上下模温差,从而更加精确的保证了V形槽加工后的收缩率和一致性. FTTH光纤快速连接器是通过V型槽实现对位的精确性,所以V型槽的质量高低影响光纤接续质量.V型槽注塑质量不好,可能导致两个光纤对位时产生横向位错(如图5所示),由于两光纤直径对位的误差,使两根光纤对接时会产生1-3μm的横向位错,这一偏差将会导致光纤接续损耗的主要因素. 图5 横向位错 我们通过光纤横向位错与接续损耗之间关系进行研究,其关系如图6所示.图6为不同波长情况下,不同的横向位错与接续损耗的数值分析曲线.分析表明,实际测试中,如果要求接续损耗小于1dB,当采用1.31μm的测试波长时,横向位错应小于2μm,当采用l.55μm的测试波长时,横向位错应小于3μm. 图6 横向位错与接续损耗关系图 为了减小横向位错导致接续损耗,必须提高V型槽加工质量.目前在V型槽的注塑过程中,通过水循环对模具进行降温,在塑料熔体充模过程中,如果模具表面温度保持在塑料玻璃化转变温度以上,可以彻底解决常规注塑工艺存在的熔接痕、喷射痕、流动痕、翘曲和浮纤等缺陷.同时在冷却阶段,通过快速冷却己赋形的塑料熔体,以减小注塑成型周期.从而在不影响注塑生产效率的基础上,提升注塑件的品质. 本项目对现有模温机进行改进,其具体的控制原理图(如图7所示),设置智能控制电路通过耐高温电磁阀等,实现对上下模具分别进行控制,以达到所需要的上下模温差,从而更加精确的保证了V形槽加工后的收缩率和一致性.由于模温机自身设有一个储油箱,工作时导热油由储油箱进入系统,经循环泵打入到模具或其它需要控温的设备,导热油从被控温设备出来后,再返回到系统,周而复始.导热油同过加热器升温,当感温探头探测到的温度达到设定值时,加热器停止工作.当温度低于设定值时,加热器开始工作,当温度达到设定值后,又停止工作,如此循环往复. 图7 上下模温控制原理图