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确保光纤跳线品质的四种测试,你不得不知!

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发表于 2020年6月30日
2020-08-09 00:12:29
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为了向客户提供高质量的光纤跳线,制造商在设计和制造过程中都会进行一系列测试。这些光纤跳线测试对任何类型的光纤网络都至关重要的。不仅仅是供应商,终端用户也需要了解这些光纤跳线测试,以便更好地判断光纤跳线的质量,并确保其应用的可行性。本文将介绍四种测试:3D测试、插入损耗(IL)测试和回波损耗(RL)测试以及端面测试。通常经过这四种测试的光纤跳线品质优良,终端用户可放心使用。

3D测试:高品质连接器端面的保证

3D测试是确保光纤连接器性能的关键测试。在生产光纤跳线组件时,供应商将会使用3D干涉仪(是一种光学干涉测量仪器)检查光纤连接器端面并严格控制连接器端面的尺寸。3D测试主要是测量曲率半径、顶点偏移和光纤高度。详情如下:

曲率半径

曲率半径是指插芯轴线到端面的半径,如下图所示,也就是套圈端面的曲线半径。高品质的光纤跳线连接器端面的曲率半径应控制在一定范围内。曲率半径太小就会给光纤施加较大压力,而曲率半径太大则无法给光纤施加压力,从而导致连接器与光纤端面出现气隙(即空气间隙)。不管曲率半径太大还是太小都会导致光散射或物理接触不足,从而无法保证最佳的传输性能。只有适当的曲率半径才能确保正确的施压以及最佳的传输性能。

图1:3D测试之曲率半径

顶点偏移

顶点偏移是指研磨抛光后的插芯端面曲线的最高点到光纤纤芯的轴线距离。这是抛光过程中的关键项,而不精确的抛光会导致顶点偏移。

图2:3D测试之顶点偏移

在技术标准中,一般要求光纤跳线的顶点偏移≤50μm。如果顶端偏移较大,则会形成气隙,从而导致光纤跳线的插入损耗(IL)和回波损耗(RL)较高。在理想情况下,PC类和UPC类光纤连接器的顶点偏移几乎为零,因为它们在抛光过程中将套圈端面与抛光表面垂直,顶点与纤芯轴线重合。但对于APC类光纤连接器而言,其端面与光纤轴线呈8度夹角,并不是完全垂直。有关PC/UPC/APC更多信息,可访问《选择哪种连接器:PC vs UPC vs APC?》。

光纤高度

光纤高度是光纤端面到插芯断面的距离,也就是纤芯到套圈端面的延伸高度。同样,光纤高度不能太低或太高。如果光纤高度太高,在对接两个光纤连接器时会增大光纤内的压力,从而损坏光纤;如果光纤高度太低,在对接两个光纤连接器时会产生间隙,导致插入损耗增加。这对插入损耗有严格要求的传输而言,是必须要避免的。

图3:3D测试之光纤高度

不同抛光方式和类型的光纤跳线使用3D干涉仪测试的数值会有所不同,但所测试的光纤跳线都应达到或超过行业认可的端面几何尺寸标准。下表是基于IEC / PAS 61755-3-31和IEC / PAS 61755-3-32的MTP单模光纤连接器端面的几何尺寸要求。

光纤曲率半径(RF)
项目 要求
套圈X角(SX) -0.2~0.2°(PC和APC)
套圈Y角(SY) ±0.2°
套圈X半径(RX) ≥2000mm
套圈Y半径(RY) ≥5mm
光纤曲率半径(RF) ≥1mm
光纤高度(H) 1000~3000nm
最大光纤高度差(HA) 500nm
最大相邻高度差(HB) 300nm
共面性 ≤2000nm
核心倾角 -100nm~+ 200nm

IL和RL测试:光学部署的关键测试

插入损耗(IL)是指在传输系统的某处由于某器件的插入而发生的信号功率的损耗。回波损耗(RL)是由于传输链路的不连续性导致部分信号传输时反射回到信号源所产生的功率损耗。欲知更多有关插入损耗和回波损耗的定义,可访问《浅析光纤连接器插入损耗及回波损耗》。

无论是制造过程还是安装过程,插入损耗和回波损耗的测试都是非常重要的。对于光缆供应商而言,所提供的光纤跳线的插入损耗和回波损耗都应该符合相应的标准。如,TIA标准中明确规范了光纤跳线的最大插入损耗为0.75dB(也就是能接受的最大值)。对于市面上大多数的光纤跳线而言,其插入损耗的正常范围在0.3dB到0.5dB之间,一些低插损的范围在0.15dB到0.2dB之间。对于光纤制造商而言,通常会使用插入损耗测试仪和回波损耗测试仪来检查其是否在正常范围内,以便终端用户可以收到合格的产品。

对于终端用户而言,除了将产品规格表中展示的插入损耗和回波损耗数值作为参考来设计光纤链路和选择其他设备或组件以外,如果有可用的测试工具,也可自行测试。这样可有效帮助安装人员快速进行故障排除和识别出故障的系统组件。光时域反射仪(OTDR)和光频域反射仪(OFDR)都是用来测量回波插损的常用仪器。

端面测试:确保端面清洁度和光滑度

所谓的光纤清洁其实就是指光纤连接器端面的清洁。无论是在四十年前还是如今,光纤连接器端面的清洁都是光纤维护中必不可少的步骤。制造商通常会使用光纤端面检测仪进行端面检查,以确认光纤连接器端面上是否有污染物、刮擦或破裂。对于光纤工程师来说,在布线时通常会使用光纤清洁工具(如光纤清洁笔、卡带式清洁盒等)来清洁光纤端面,以确保无污染。

图4:端面测试

为什么要进行端面测试?因为拥有良好的光纤连接器端面是确保高质量光纤连接的基本条件。若是光纤连接器端面有污染物(如灰尘等)或擦伤甚至已变形,都将会增加回波损耗,甚至可能会永久损坏光纤连接器,导致无法使用。此外,端面之间的灰尘会刮擦表面,导致气隙或纤芯无法对准,从而降低光信号的传输质量。由于这些污染物无法用肉眼识别,如果没有测试和清洁端面的话,就会污染与之连接的插口。因此,即便是供应商在出货前已对光纤连接器端面进行了测试并已清洁,但每次在插、拔光纤连接器前后都需要对其端面进行清洁。同时,如果暂时不会再次使用,则需用防尘帽将其端面套住。

总结

总而言之,光纤行业通过探索需要测量的关键参数来提高光纤连接器的质量,且行业协会和委员会一直以来也都致力于确定光纤质量保证的制造标准。如果光纤跳线通过了上述四个测试,且测试结果均符合标准,那么它们将能帮助实现高质量的光信号传输。对于终端用户而言,则需要检查供应商是否执行了这些测试,且能否提供相关测试报告来确认其参数值在正确范围内。