连接器和接头的损耗是由许多因素造成的。当两个光纤芯线完全对齐时,损耗被最小化。只有耦合到接收光纤核心的光才会传播,其余所有的光线都会变成连接器或接头损耗。下面的图显示了光纤连接不匹配时发生的几种损耗因素或机制。
连接器的性能,虽然通常可以比较制造商的典型连接器的性能数据来得到,但这可能无法做到一个公平的比较。虽然制造商的连接器设计,可以经过专业装配和测试,把连接器的许多样品进行鉴定,但任何最终用户获得的实际性能,主要取决于组装过程中的每一道工序的完成质量。制造商只能控制连接器的基本设计,制造时的机械精度,以及光纤套圈端面的清净度。
光纤端面有间隙会导致两个问题,插入损耗和回波损耗。有间隙的话,从连接器过来的光锥会溢出接收光纤的纤芯而丢失。另外,当光遇到从玻璃光纤到间隙中的空气的折射率变化时,光纤之间的气隙会引起反射。这种反射,称为菲涅耳(Fresnel)反射,在典型的平面抛光连接器中约为5%,没有气隙的连接器的损耗可能小于0.3dB。这种反射也称为背反射或光回波损耗,对激光器会有影响。连接器使用许多抛光技术来确保光纤端面的物理接触,可以让背反射最小化。在机械接头上,通过使用非垂直切割来减少背反射,可以让背反射被光纤包层吸收。
光纤的最终光洁度必须要适当的抛光来减少损失。粗糙的表面会散射光线,污垢会散射并吸收光线。由于光纤太小,典型的空气污染可能会是主要的损失来源。连接器在没有端接的时候,应该用防尘帽覆盖以保护套圈末端免受污染。人的手不应该触摸套圈的末端,因为人体皮肤上的油脂会导致光纤吸引污物。在连接和测试之前,建议使用蘸有异丙醇的无绒抹布清洁连接器。
有两种损耗来源是有方向性的,数值孔径(NA)和芯部直径。根据光传播的方向,这两者如果不匹配的话,它们之间的差异会产生具有不同损耗的连接。来自具有较大NA的光纤的光将对角度和端面间隙更敏感,因此从较大NA的光纤到较小NA的光纤的传输将比相反的有更高的损耗。同样地,来自较大直径光纤的光与较小直径的光纤耦合会具有高损耗。反过来讲,可以将小直径光纤与大直径光纤耦合,损耗会很小,因为它对端面间隙或横向偏移都不太敏感。
连接损耗也称为耦合损耗,通常以瓦特或分贝的单位表示。
IEC光纤跳线插入损耗标准
IEC标准为每种光纤跳线引入了连接器性能要求。这些标准指导了最终用户和制造商在规定范围内对光缆做最好的使用。根据IEC 61753-1“随机配合连接器衰减”,配合连接器的插入损耗可分为4种不同的等级。以下显示每个等级连接器的性能特征:
等级 |
最大插入损耗 |
平均插入损耗 |
IEC随机配对等级A |
≤0.15 dB |
≤0.07 dB |
IEC随机配对等级B |
≤0.25 dB |
≤0.12 dB |
IEC随机配对等级C |
≤0.50 dB |
≤0.25 dB |
IEC随机配对等级D |
≤1.00 dB |
≤0.50 dB |
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