1 引言
隨著FTTH的快速發(fā)展，光纖成端接續(xù)技術(shù)正在得到眾多科研工作者的積極研究和探索，一些成端接續(xù)產(chǎn)品已經(jīng)陸續(xù)上市應(yīng)用。成端接續(xù)主要是指在光纖末端進行活動連接的過程。光纖的活動連接一般通過光纖活動連接器完成，這些連接器的生產(chǎn)、設(shè)計、應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，并且均有相應(yīng)的行業(yè)標準指導生產(chǎn)。傳統(tǒng)光纖活動連接器的制作過程非常復雜，一般需要專門的生產(chǎn)線，配備有專業(yè)的研磨機、固化爐等生產(chǎn)工具，并且需要熟練的技術(shù)人員進行操作，制作周期較長。這種情況下，在綜合布線施工現(xiàn)場或新建大樓的光纖末端制作這種光纖連接器幾乎是不可能的。為此，一些著名通信設(shè)備制造商如美國3M、日本住友、韓國電信等很早就推出了現(xiàn)場組裝式光纖連接器產(chǎn)品，并且形成了初步的技術(shù)規(guī)范。國內(nèi)的江蘇宇特、南京普天、江蘇中天、武漢烽火、深圳日海等公司各自研發(fā)了此類產(chǎn)品，并且取得了不錯的應(yīng)用及市場效果。
2 光纖冷接成端接續(xù)理論
無論哪種端接接續(xù)方式，均要實施光纖對光纖的接續(xù)。從光纖端面情況來看，光纖冷接可以分為以下幾種。
2.1平面-平面冷接續(xù)方式
平面-平面冷接續(xù)方式是指光纖接續(xù)點兩端均為切制的平面，對接時要加入匹配液彌補接續(xù)空隙，實現(xiàn)光信號的低損導通。它是光纖冷接子主要采用的冷接續(xù)方式。
優(yōu)點：產(chǎn)品制造成本低廉；現(xiàn)場光纖制備容易；接續(xù)工序簡單，操作速度快，便于FTTH大批量施工使用。
缺點：接續(xù)點必須加入起彌補作用的匹配液，但匹配液易于受到污染，對使用環(huán)境要求較高，而且容易在長時間使用中流失，耐氣候性能較差。
適用范圍：光纖冷接子和光纖快速接續(xù)連接器。
2.2 球面-平面冷接續(xù)方式
球面-平面冷接續(xù)方式是指光纖接續(xù)點一端為研磨的球面，另一端為現(xiàn)場切制的平面，對接時根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不同，可選擇性加入匹配液來彌補接續(xù)空隙。它是目前高品質(zhì)產(chǎn)品主要采用的冷接續(xù)方式。
優(yōu)點：耐氣候性能極佳，接續(xù)點可以不必加入起彌補作用的匹配液，接續(xù)工序簡單、可靠，操作速度較快，便于大批量施工使用。
缺點：現(xiàn)場光纖的制備要求較高。
適用范圍：現(xiàn)場光纖快速接續(xù)連接器。
2.3球面-球面冷接續(xù)方式
球面-球面冷接續(xù)方式是指光纖接續(xù)點兩端均為研磨的球面，對接時不用加入匹配液來彌補接續(xù)空隙。這種方式在活動連接器中大量使用，而用于現(xiàn)場冷接最初是20世紀80年代。
優(yōu)點：接續(xù)性能優(yōu)異，耐氣候性強。
缺點：現(xiàn)場光纖的制備要求很高，需要昂貴的現(xiàn)場研磨機配套使用，接續(xù)工序復雜，操作速度慢，不便于在FTTH現(xiàn)場大批量施工使用。
適用范圍：光纖活動連接器、光纖冷接子和現(xiàn)場光纖快速接續(xù)連接器。
2.4 斜面-斜面冷接續(xù)方式
斜面-斜面冷接續(xù)方式是指光纖接續(xù)點兩端均為研磨或切制的斜面，需在接續(xù)點加入匹配液來彌補接續(xù)空隙。它主要用于對回波損耗要求較高的CATV模擬信號的傳輸，一般用在APC活動連接器上，用在現(xiàn)場冷接續(xù)技術(shù)領(lǐng)域只是剛剛開始。
優(yōu)點：回波損耗性能較好。
缺點：現(xiàn)場光纖的制備要求很高，需要昂貴的現(xiàn)場研磨機配套使用，或特制的斜8度切割刀來完成，接續(xù)工序復雜，操作速度慢，不便于FTTH現(xiàn)場大批量施工使用。
適用范圍：APC型光纖活動連接器、光纖冷接子或現(xiàn)場快速接續(xù)連接器。
根據(jù)以上分析，一般來說，我們要盡可能實現(xiàn)研磨球面的端接，其次選擇研磨球面與平面的端接，再其次選擇平面與平面的端接。盡管斜面與斜面的端接能較好地避免回波損耗，但實際很少使用。
3 光纖冷接成端產(chǎn)品
光纖冷接成端產(chǎn)品即現(xiàn)場組裝式光纖連接器，又稱光纖快速連接器，是一種在施工現(xiàn)場采用機械方式在單模光纖或光纜的護套上，只通過簡單的接續(xù)工具實現(xiàn)入戶光纜直接成端的連接器。在現(xiàn)場組裝的過程中，連接器無需注膠、研磨、熔接。
3.1意義
現(xiàn)場組裝式光纖連接器是一種機械式接續(xù)方式，由機械式光纖接續(xù)子發(fā)展而來，能和傳統(tǒng)的光纖連接器相匹配，無需工廠定制。其現(xiàn)場組裝、量身定制的特點使光纖到戶的鏈路設(shè)計更準確合理，施工更加方便快捷，降低了預算投資。
對建設(shè)方來說，采用現(xiàn)場連接器可以減少投資，縮短建設(shè)周期；對設(shè)計人員來說，可以幫助準確規(guī)劃、設(shè)計光線路的走向及長度；對施工人員和維護人員來說，簡單又快捷。尤其在FTTH建設(shè)中優(yōu)勢明顯，到戶的接續(xù)環(huán)境惡劣，接續(xù)點眾多，分布位置千變?nèi)f化，熱熔接續(xù)的方式雖然更加可靠，但熔接操作過程復雜，操作時間長，熔接機放置準備、整理費時費力，初期投入高，而且需要電力供給。
3.2 現(xiàn)狀
目前光纖冷接成端產(chǎn)品種類較多，按連接器結(jié)構(gòu)可分為SC型插頭、LC型插頭、SC型插座、LC型插座4種類型；按插針體端面可分為PC型和APC型；按匹配的光纖或光纜類型可分為光纖型（250 μm預涂覆光纖或900 μm緊套光纖）和光纜型（主要有2.0 mm×3.1 mm蝶形引入光纜或直徑3.0 mm圓形單芯光纜）；按連接點數(shù)量可分為單連接點連接器組件和多連接點連接器組件；按插頭是否預置光纖可分為預置型和非預置型。
目前，市場上以美國3M、日本住友、韓國NWC等公司為代表的現(xiàn)場組裝式光纖連接器是預置式的。這種端接技術(shù)研發(fā)較早，在歐美及日本、韓國均有較多的成功應(yīng)用經(jīng)驗。另一種是以國內(nèi)公司為代表生產(chǎn)的現(xiàn)場組裝式光纖連接器，屬非預置型現(xiàn)場式光纖連接器。這種端接技術(shù)原創(chuàng)于我國，這兩年得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。
預置式光纖的接續(xù)點設(shè)置在連接器內(nèi)部，預置有匹配液；非預置光纖接續(xù)點在連接器表面，不預置匹配液，直接通過適配器與目標光纖相連。
3.3實驗數(shù)據(jù)
從應(yīng)用及測試效果來看，目前大部分現(xiàn)場組裝式連接器產(chǎn)品均能達到或接近傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的光纖連接器的要求，即YD/T 1272系列標準中規(guī)定的要求。如插入損耗在0.5 dB以內(nèi)，回波損耗大于40 dB，而且大部分可靠性試驗，如拉力、低溫對產(chǎn)品性能影響不大，基本上能達到相應(yīng)行業(yè)標準的要求，只是個別連接器對濕熱、溫度循環(huán)、振動、沖擊有些敏感。
圖1和圖2為3個不同廠商產(chǎn)品的光學性能情況，其中產(chǎn)品1和產(chǎn)品3為預置式，產(chǎn)品2為非預置式，3種產(chǎn)品的連接器插頭均為SC/PC型。
圖1 插入損耗測試值
圖2 回波損耗測試值
從圖1、圖2可以看出，雖然不同廠商產(chǎn)品之間的性能存在差異，但是都能達到常態(tài)下插入損耗小于0.5 dB，回波損耗大于40 dB。
4 預置式與非預置式現(xiàn)場連接器
目前對現(xiàn)場組裝式連接器的分類用得較多的是按插頭是否預置光纖劃分，即預置式現(xiàn)場連接器和非預置式現(xiàn)場連接器。下面探討這兩種連接器的特點。
4.1結(jié)構(gòu)及組裝特點
（1）預置光纖型現(xiàn)場連接器
圖3 預置光纖式現(xiàn)場連接器
預置光纖式現(xiàn)場連接器一般由一段研磨好端面的光纖、V型槽、匹配液等部分組成，如圖3所示。
操作步驟為：先將研磨好的裸纖置入陶瓷插芯內(nèi)，現(xiàn)場制作時將另一端切割好的光纖插入V型槽與之對接，然后壓緊，同時配以匹配液，消除菲涅爾反射。
（2）非預置光纖型現(xiàn)場連接器
與預置光纖式現(xiàn)場連接器不同的是，非預置光纖式現(xiàn)場連接器不需要在V型槽進行光纖對接，不需要匹配液，只需將切割好的裸纖插入套管，用緊固裝置加固即可。
組裝步驟為：第一，剝光纖并切割，切割端面和裸纖長度是關(guān)鍵；第二，使用裝配工具將裸纖插入插芯；第三，利用緊固裝置固定、壓緊插頭及裸纖；第四，安裝外護套（尾管）等裝配件。
4.2 兩種方式的比較
（1）接續(xù)效果
預置光纖型現(xiàn)場連接器一般采用處理過的、完整的光纖端面，通過陶瓷插芯在套管中或直接在V型槽中對準，其端面通過彈性貼合，光纖被緊固在陶瓷插芯或V型槽中來實現(xiàn)光信號的低損導通。
非預置光纖快速連接器是把接續(xù)點前移至插芯表面，對接插針體（標準連接器或設(shè)備）預研磨球面與現(xiàn)場光纖的切割面直接彈性貼合，通過減少一個接續(xù)點，實現(xiàn)光纖的超低損耗接續(xù)。
這樣看來，預置光纖型現(xiàn)場連接器需要比非預置光纖快速連接器多一個接續(xù)點，但預置光纖型現(xiàn)場連接器插頭端面可以保證是符合行業(yè)標準的研磨端面，可以滿足端面幾何尺寸如頂點偏移、光纖凹陷與凸出、曲率半徑等要求，而非預置光纖型現(xiàn)場連接器的插頭端面幾何尺寸無法滿足行業(yè)標準的要求。
（2）使用壽命
預置式光纖連接器兩光纖端面處理方法均為切制時，無法保證接續(xù)表面的平整，致使接續(xù)性能較差，特別是回波損耗，故需在接續(xù)點中放入折射率與光纖相同的匹配液，彌補間隙等缺陷造成的接續(xù)損耗。
非預置光纖快速連接器內(nèi)部無接續(xù)點和匹配液，不會由于匹配液的流失而影響使用壽命，也不存在因使用時間過長導致匹配液變質(zhì)等問題。
（3）操作難度
由于預置光纖型現(xiàn)場連接器有匹配液輔助接續(xù)，因此相對來說，非預置光纖型現(xiàn)場連接器對光纖切割端面的要求要比預置光纖型現(xiàn)場連接器高。
（4）維護
無論是預置式還是非預置式，對正常的光纖通信來說維護工作都非常重要。要判斷是否接續(xù)好，需要用儀表進行現(xiàn)場測量。一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，則需要進行現(xiàn)場維護。
由于非預置式無匹配液存在，只要當時接續(xù)足夠好，后期維護的必要性相對較小，即使當時沒有接續(xù)好，還可通過放大鏡或干涉儀觀察、判斷是接續(xù)的問題還是端面遭到污染的問題。對預置式連接器進行維護時需對接續(xù)點進行開啟檢查，這樣容易導致匹配液的流失或被污染。
5 存在的問題
雖然現(xiàn)場組裝式光纖連接器具有方便快捷、節(jié)省投資等諸多優(yōu)點，但畢竟發(fā)展的歷史較短，目前還存在著一些問題。從泰爾實驗室2008年以來的測試情況看，現(xiàn)場組裝式連接器產(chǎn)品主要存在以下問題。
（1）大部分現(xiàn)場連接器的插入損耗和回波損耗指標達不到一般傳統(tǒng)光纖連接器的性能水平。如回波損耗雖大于40 dB，但與現(xiàn)在大部分傳統(tǒng)光纖連接器產(chǎn)品的回波損耗指標還有差距。目前PC型插針的回波損耗一般都在50 dB以上。
（2）重復性指標差。由于存在一定的光纖對接或者端面不平等原因，多次測試參數(shù)差別較大，尤其是非預置式。
（3）接續(xù)成功率較低，在具體應(yīng)用中很少能一次制作成功。
（4）預置光纖式結(jié)構(gòu)的匹配液容易流失、V型槽壓緊處可能發(fā)生變化；非預置光纖式結(jié)構(gòu)若切割長度、端面不好，多次接續(xù)會進一步磨損端面。
（5）在FTTH應(yīng)用中，環(huán)境溫濕度變化大（如長時間水泡情況），人為因素眾多，因此連接器的適應(yīng)性有待加強。
現(xiàn)在已經(jīng)有不少的試點城市開始使用這種現(xiàn)場組裝光纖連接器。隨著FTTH的大規(guī)模部署，相信現(xiàn)場組裝光纖連接器會得到更好的發(fā)展和應(yīng)用。
6 標準情況
光通信發(fā)展較快的國家，很早就推出了相關(guān)標準。我國在光纖冷接成端技術(shù)的研發(fā)方面起步較晚，在這方面的規(guī)范較少，主要是以一些企業(yè)標準的形式存在，缺少行業(yè)上共同遵守的統(tǒng)一標準。為此泰爾實驗室分別在2008年及2009年中國通信協(xié)會傳送網(wǎng)與接入網(wǎng)工作組（TC6）的光器件組（WG4）會議上，提出了機械式現(xiàn)場組裝式光纖連接器的標準立項申請并獲得通過。
目前標準起草工作正在緊張進行之中，其標準將會以YD/T 1272為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場光纖冷接成端的技術(shù)特點，形成現(xiàn)場組裝式光纖連接器的行業(yè)標準。該標準內(nèi)容主要包括產(chǎn)品命名、分類、技術(shù)要求、測試方法、檢驗規(guī)則、包裝與儲運等，將成為現(xiàn)場組裝式光纖連接器生產(chǎn)、設(shè)計、驗收等的參考依據(jù)及技術(shù)準則，從而推動光纖冷接成端技術(shù)的應(yīng)用，推動FTTH的進一步發(fā)展。
7 結(jié)束語
從短期來看，光纖冷接成端技術(shù)還無法與光纖熱熔接技術(shù)相媲美，其適用范圍僅局限于接入網(wǎng)末端及工程搶修，然而光纖冷接成端技術(shù)是一個伴隨FTTH及光通信的快速發(fā)展而成長起來的持續(xù)創(chuàng)新性技術(shù)，隨著科技的發(fā)展，應(yīng)用的增多，光纖冷接成端技術(shù)必將進一步發(fā)展和成熟。