Наконечники вилок оптических разъемов

Конструктивные особенности оптических разъемов

В состав оптического разъема входят следующие основные узлы и детали:

• наконечник или другой элемент для фиксации волокон;
• элемент центрирования сращиваемых волокон относительно друг друга;
• корпус с элементами защиты от проворачивания и неправильного подключения;
• элементы фиксации за упрочняющие покрытия световодов и кабеля;
• хвостовик;
• защитный колпачок.

В зависимости от конструктивного исполнения оптического разъема те или иные конструктивные элементы из приведенного списка могут отсутствовать.

Основной деталью большинства типов вилок является осесимметричный наконечник с центральным отверстием, в котором фиксируется конец волоконного световода. Для уменьшения потерь в точке сращивания торец световода обязательно шлифуется и полируется заподлицо с торцом наконечника. Конструкция основной массы оптических разъемов основана на применении цилиндрических наконечников диаметром 2,5 мм. Известны также изделия с наконечниками другого диаметра и формы, отличной от цилиндрической. Торцевая поверхность наконечника обязательно выполняется с фаской. Это облегчает установку вилки в розетку. Кроме того, в собранном состоянии разъема между наконечниками в краевой их части остается свободное пространство, куда попадают частицы загрязнения, и торцевые поверхности наконечников за счет этого могут быть вплотную прижаты друг к другу.

Рисунок 4.7 Наконечник моноблочной конструкции

По конструктивному исполнению наконечники делятся на моноблочные и композитные. Моноблочные наконечники (Рисунок 4.7) делаются из одного материала, в качестве которого на практике выступают керамика, металл, пластмасса и иногда стекло. Материалом для изготовления керамических наконечников является окись алюминия или циркония. Окись алюминия обходится производителям дешевле, однако, окись циркония превосходит его по механической стабильности и прочностным характеристикам. Керамические наконечники превосходят наконечники из других материалов по долговечности и стабильности при работе в широком диапазоне температур. Еще одним свойством керамических наконечников является возможность достижения в процессе производства более жестких допусков на геометрические параметры, за счет чего они обеспечивают меньшие вносимые потери (до 0,2-0,3 дБ, см. табл. 4.12).
Использование пластмассы для изготовления наконечника обосновывается, главным образом, соображениями минимизации стоимости разъема за счет некоторого ухудшения его параметров по стабильности и потерям. Некоторые типы разъемов имеют металлический наконечник из нержавеющей стали и по своим характеристикам занимают промежуточное положение между изделиями с керамическими и пластмассовыми наконечниками. Стеклянные наконечники применяются в тех случаях, когда установку вилки на световод производят клеем, отвердевающим под действием ультрафиолетовых лучей.
Стандарты СКС предъявляют к оптическим разъемам достаточно жесткие требования обеспечения заданных величин потерь и обратных отражений на протяжении не менее 500 циклов включения-отключения. Исходя из этого, в конструкциях вилок разъемов, используемых для реализации оптических подсистем, в подавляющем большинстве случаев применяются керамические наконечники.

Рисунок 4.8 Наконечник композитной конструкции

Наконечники с составной или композитной конструкцией (Рисунок 4.8) распространены существенно меньше. В этой области известны следующие варианты. Наконечник вилки разъема типа Е-2000 образован керамической втулкой с мельхиоровой вставкой. Аналогичная идея использована в разъемных соединителях типа «Лист-Булава», разработанных в СССР в середине 80-х годов. Основой наконечника в данном случае является стеклянный капилляр, который заклеен во внешнюю центрирующую металлическую гильзу. В некоторых вариантах разъема типа SMA-906 наконечник выполнен металлическим, а надетая на него центрирующая гильза изготовлена из керамики и, в отличие от упомянутых выше конструк-ций, имеет несколько меньшую длину. Применение более сложных в практической реализации композитных конструкций обосновывается следующими соображениями:

• наличие внешнего покрытия из износостойкого материала позволяет получить высокую долговечность соединения в процессе эксплуатации;
• при недостаточном уровне технологической базы (особенно на ранних этапах развития техники волоконно-оптической связи) не удавалось достигнуть высотой точности изготовления центрального канала для фиксации волокна в твердом материале;
• применение многослойного наконечника с относительно мягкой внутренней частью позволяет технологическими средствами осуществить дополнительную юстировку световода и добиться снижения вносимых потерь.

Операция юстировки может выполняться в два этапа, причем в случае многомодовых разъемов реализуется только первый из них. На первом этапе (пассивная юстировка) после ввода волокна в канал еще до затвердевания клея на торцевую часть мягкой вставки композитного наконечника воздействуют кольцевым штампом с треугольной в сечении формой рабочего органа. За счет пластической деформации материала внутренней части он плотно охватывает концевой участок волокна, уменьшая остаточный эксцентриситет сердцевины до величины допустимого производственными стандартами эксцентриситета сердцевины и оболочки волокна, то есть до 2 мкм (Рисунок 4.9).

На втором этапе, который реализуется после затвердевания клея и обработки наконечника, штамп имеет вид сектора с углом раскрывания 120°, причем его предварительно ориенти-руют таким образом, чтобы свести к минимуму величину остаточного отклонения осей волокна и наконечника (Рисунок 4.10). При типовой величине эксцентриситета оболочка-сердцевина современных световодов 0,8 мкм после выполнения процедуры активной юстировки гарантируется величина эксцентриситета сердцевина-наконечник не более 0,5 мкм, что соответствует средним потерям 0,12 дБ.

Дата добавления: 2014-01-07