CN102841411A - 具有光滤波功能的sc型光纤连接器及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器，包括SC型封装外壳、套头座、第一单模球面陶瓷插芯、金属尾柄、弹簧、支承座、SC型封装外壳、第二单模球面陶瓷插芯。带有预埋光纤的第一单模球面陶瓷插芯和带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯的头端对插装设在金属尾柄中，两个陶瓷插芯的头端面之间设有用折射率为1.48的耦合液包覆的聚合物滤光片。第一单模球面陶瓷插芯、金属尾柄、聚合物滤光片和第二单模球面陶瓷插芯组成的陶瓷插芯组件插套在套头座内，SC型封装外壳插套在套头座上。本发明还提供一种SC型光纤连接器的制造工艺。本发明具有特定波长的光滤波功能，同时具有小型化和低成本的优点，可简单快捷地应用于FTTH室内网络的施工部署。
Description
技术领域
本发明涉及光纤连接器技术领域，具体是一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器及其制造工艺，其配置于时分波分复用无源光纤网络(TWDM-PON)中的光网络单元(ONU)端。
背景技术
FTTH是接入网发展的一种最终形式，光纤接入网(统称FTTx)以ONU的位置所在，分为光纤到户(FTTH)、光纤到大楼(FTTB)、和光纤到路边(FTTC)等几种情况。对于住宅或者建筑物来讲，用光纤连接用户，主要有两种方式：一种是用光纤直接连接每个家庭或大楼；另一种是采用无源光纤网络(PON)技术，用分光器把光信号进行分支，一根光纤为多个用户提供光纤到家庭服务。PON技术就是顺应这股潮流而走向市场的一种质优价廉的宽带接入技术。PON是指光纤分布式网络(ODN)不带有任何电子器件及电子电源，而全部由光分路器等无源器件组成。PON网络的突出优点是消除了户外的有源设备，所有的信号处理功能均在交换机和用户宅内设备完成。
随着各国宽带政策的驱动以及对带宽需求的持续增长，现在光纤接入网开始进入大规模布放的时代，“最后一公里”的方案已经开始切实推行。整个宽带升级或者“光进铜退”本质上来说，是整个基础设施建设问题，它投资巨大，而且运营商希望网络一旦建设完成，就希望可以长时间运营；尽量避免因为升级或者扩容，导致对已有网络的大变动。因此在接入网技术和方案的选择上，必须考虑共存这个核心问题，即由单模光纤和光分路器构成的ODN需要在长时间内维持不动。
当前主流的PON***包括由国际电信联盟(ITU)和全业务接入网论坛(FSAN)制订的吉比特无源光纤网络(GPON)，以及由美国电子电气协会IEEE802.3ah工作组制订的以太网无源光纤网络(EPON)。他们有相同的上下行波长，即1310nm和1490nm。而下一代10G PON***采用的上下行波长是1270nm和1577nm。因而，两代PON***之间，可以通过波分复用器件共存在一个ODN上，带宽升级不影响原有业务。当前，在10G-GPON(亦称为XG-PON1)和10G EPON的标准制订工作均已完成，同时GPON和EPON已经大规模商用，XG-PON1已经开始商用部署。后10G-PON时代的NG-PON技术方案开始崭露头角。
NG-PON技术分为两类，分别是NG-PON1和NG-PON2。NG-PON1是循序渐进的PON技术，它支持与GPON共存于同一ODN网络中，这种特性可以让个别用户无缝升级到NG-PON，并且不会中断其他用户的服务；NG-PON2从技术上来讲，是巨大的改变，已经完全脱离原有EPON、GPON限制，旨在从网络框架结构角度，提出一种全新的PON技术，同时NG-PON2也被视为一个长期的解决方案，且是在NG-PON1之后的下一代PON技术。NG-PON2没有被限制要具备共存条件，但是共存并不排除。NG-PON1下的PON技术已在现网中得到广泛部署，10G-PON作为PON技术的中期演进，也着眼于兼顾现有的PON ODN***，保护既有投资，提升宽带接入速率。NG-PON2则被视为PON的远期发展方向，并被视作下一代PON技术。NG-PON2有多种可选技术，主流技术包括波分复用无源光纤网络(WDM-PON)、正交频分复用无源光纤网络(OFDM-PON)、时分波分堆叠复用无源光纤网络(TWDM-PON)、码分多址无源光纤网络(OCDMA-PON)、高速时分多址无源光纤网络(TDMA-PON)等，业界对NG-PON2的标准走向非常关心。2012年6月，FSAN组织的标准会议上，NG-PON2标准获突破性进展，TWDM-PON被确定为主要的NG-PON2标准。
TWDM-PON是通过多个波长通道来堆叠10G的TDM PON，TWDM缩写本身是结合时分复用TDM和波分复用WDM的缩写；从技术角度来看，TWDM-PON天然继承了10G-PON的特性，不需要改动运营商已铺设的ODN网络，在协议上最接近已广泛部署的GPON或XG-PON1，是GPON和XG-PON1的自然演进，实现现有网络的带宽提升和平滑演进。因为该标准对运营商的网络继承演进特性最佳，得到了诸多运营商、芯片厂商和设备厂商的广泛认可和推动。同时，如果能解决功率预算问题，则TWDM-PON可支持超过256的用户及更长距离，实现FTTB/FTTC到FTTH的升级，并实现端局(CO)融合。另一方面，由于同一个ODN中存在多个波长，并且每个ONU都可以选择或重新配置别的波长，这使得多个运营商共享同一个网络成为可能。
图1是TWDM-PON与G/E-PON和10G-PON共存的框架图。TWDM-PON是利用4对不同上下行波长，把原有的10G-PON扩容成原来的四倍。为了实现与原有网络的共存，40G-PON的波长需要重新规划，避开1577nm及1490nm下行和1270nm及1310nm上行波段。由于在同一PON中引入了多个波长，因此产生不同波长的激光器和滤出特定波长的光滤波器成为TWDM-PON技术的关键器件。下行的四个波长(待定)经过光分路器后到达所有的ONU。因此，每个ONU都需要配备一个小型化和低成本的光滤波器，挑选出针对该ONU的特定下行通讯波长。
发明内容
本发明提供一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器及其制造工艺，其可配置于TWDM-PON末端的ONU端，且具有特定波长的光滤波功能，同时具有小型化和低成本的优点，并可简单快捷地应用于FTTH室内网络的施工部署。
一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器，可配置于TWDM-PON末端的光网络单元中，包括SC型封装外壳、套头座、第一单模球面陶瓷插芯、金属尾柄、弹簧、支承座、SC型封装外壳、第二单模球面陶瓷插芯，第一单模球面陶瓷插芯中穿入有预埋光纤，带有预埋光纤的第一单模球面陶瓷插芯和带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯的头端对插装设在金属尾柄中，第一单模球面陶瓷插芯和第二单模球面陶瓷插芯的头端面之间设有用折射率为1.48的耦合液包覆的聚合物滤光片，金属尾柄的后端与第一单模球面陶瓷插芯的头端连接，金属尾柄的头端与支承座的尾端滑动套接，支承座尾端套设有弹簧，第一单模球面陶瓷插芯、金属尾柄、聚合物滤光片和第二单模球面陶瓷插芯组成的陶瓷插芯组件插套在套头座内，SC型封装外壳插套在套头座上。
一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器的制造工艺，包括如下步骤：
步骤一、制作带有预埋光纤的第一单模球面陶瓷插芯；
步骤二、将已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯***金属尾柄内部，然后用固化胶水将第一单模球面陶瓷插芯与金属尾柄固定；
步骤三、制作带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯；
步骤四、垂直放置已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯及金属尾柄，其中第一单模球面陶瓷插芯在下方，金属尾柄在上方，用针筒及针头将折射率为1.48的耦合液从金属尾柄顶端注入金属尾柄内部；
步骤五、将聚合物滤光片蘸折射率为1.48的耦合液后，贴附于固化有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯的顶端；将第二单模球面陶瓷插芯垂直缓慢***金属尾柄并顶紧；然后使用固化胶水注入金属尾柄，这样，已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯、金属尾柄、聚合物滤光片以及带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯集成为带有聚合物滤光片的陶瓷插芯组件；
步骤六、把弹簧、支承座推至集成了聚合物滤光片的陶瓷插芯组件底部，挑出尾纤护毛保护层及PVC均匀地依附在支承座四周，推上束环并卡紧束环螺帽，推上外套管；然后将套头座套入第一单模球面陶瓷插芯并卡住支承座，SC型封装外壳插套在套头座上，组装完成。
本发明将SC型光纤连接器的网络部署便捷性，与可滤出特定波长的光滤波器件的功能相结合，可配置于TWDM-PON末端ONU，该器件采用聚合物滤光元件并由特殊的制造工艺进行生产，对特定波长具有窄带通的功能，对特定波长光具有高透过率、对被隔离波长光具有高隔离度；同时，该器件符合ITU对光纤活动连接器的标准，兼具小型化和低成本，并可简单快捷地应用于FTTH室内网络的施工部署。
附图说明
图1是TWDM-PON与G/E-PON和10G-PON共存的框架图；
图2是本发明SC型光纤连接器的部分分解结构示意图；
图3是本发明第一单模球面陶瓷插芯4、第二单模球面陶瓷插芯15及聚合物滤光片14在金属尾柄5中装配时的剖面图；
图4是本发明SC型光纤连接器的立体图。
图中：1-陶瓷插芯防尘帽，2-SC型封装外壳，3-套头座，4-第一单模球面陶瓷插芯，5-金属尾柄，6-弹簧，7-支承座，8-束环螺帽，9-束环，10-外套管，11-预埋光纤，12-固化胶水，13-耦合液，14-聚合物滤光片，15-第二单模球面陶瓷插芯，16-尾纤。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图2-4，本发明具有光滤波功能的SC型光纤连接器其中一个实施例包括SC型封装外壳2、套头座3、第一单模球面陶瓷插芯4、金属尾柄5、弹簧6、支承座7、SC型封装外壳8、束环9、外套管10、第二单模球面陶瓷插芯15，第一单模球面陶瓷插芯4中穿入有预埋光纤11，第二单模球面陶瓷插芯15中穿入有尾纤16。如图3所示，第一单模球面陶瓷插芯4和第二单模球面陶瓷插芯15的头端对插装设在金属尾柄5中，具体的，在可在金属尾柄5中开设前大后小的阶梯孔，第一单模球面陶瓷插芯4的头端伸入大阶梯孔内，第二单模球面陶瓷插芯15的头端伸入小阶梯孔内。第一单模球面陶瓷插芯4和第二单模球面陶瓷插芯15的头端面之间设有用折射率为1.48的耦合液13包覆的聚合物滤光片14。
金属尾柄5的后端与第一单模球面陶瓷插芯4的头端连接，金属尾柄5的头端与支承座7的尾端滑动套接，支承座7尾端套设有弹簧6。第一单模球面陶瓷插芯4、金属尾柄5、聚合物滤光片14和第二单模球面陶瓷插芯15组成的陶瓷插芯组件插套在套头座3内，SC型封装外壳2插套在套头座3上。
本发明SC型光纤连接器进一步包括位于SC型封装外壳2尾端的外套管10、束环螺帽8，束环螺帽8安装在外套管10前端且固定套设于支承座7上，环螺帽8上还可套设用于卡紧束环螺帽8的束环9。
尾纤16依次穿入外套管10、束环9、束环螺帽8、支承座7、弹簧6后***第二单模球面陶瓷插芯15中，外套管10用于保护尾纤16，防止弯折而损坏。
本发明将SC型光纤连接器的网络部署便捷性，与可滤出特定波长的光滤波器件的功能相结合，最终设计出配置于TWDM-PON末端ONU的具有特定波长的光滤波功能的SC型光纤活动连接器。该器件采用聚合物滤光元件并由特殊的制造工艺进行生产，对特定波长(可选择)具有窄带通的功能，对特定波长光具有高透过率、对被隔离波长光具有高隔离度。同时，该器件符合ITU对光纤活动连接器的标准，兼具小型化和低成本，并可简单快捷地应用于FTTH室内网络的施工部署。在TWDM-PON的ODN中，针对所有ONU的下行四个波长光，经过光分路器后到达某一个ONU。该ONU依靠配备本发明具有特定波长光滤波功能的SC型光纤活动连接器，挑选出针对该ONU通讯的下行波长，同时滤除另外针对其他ONU的三个波长的光。
本发明具有光滤波功能的SC型光纤活动连接器可配置于TWDM-PON的ONU端，具有普通SC型光纤活动连接器的外形特征，在FTTH室内网络部署过程中，电信施工人员仅需采用简单的插拔操作，即可将该器件与光纤调制解调器进行连接。
本发明SC型光纤活动连接器具有的有益效果如下：
1、由于所采用的聚合物滤光元件具有尺寸小、光学性能优异、不易受环境影响等特点，因而更易于集成在光纤活动连接器中，并能保证器件整体性能稳定可靠。
2、由于该器件的外形特征及物理操作流程与普通光纤活动连接器相同，因而对于FTTH室内网络部署具有快捷方便等优势。
3、本发明在结合了特定波长光滤波的功能与FTTH室内网络部署便易性的双重特点的前提下，采用小型化和低成本的设计，并避免使用功能单一的其他特定波长光滤波器件，进而有效降低了FTTH室内网络部署的总体成本。
本发明还提供一种上述具有光滤波功能的SC型光纤活动连接器的制造工艺，包括如下步骤：
步骤一、制作带有预埋光纤11的第一单模球面陶瓷插芯4，具体步骤为：
(1)裁切光缆并将其一端剥离出15mm左右的裸光纤作为预埋光纤11备用。
(2)用针筒吸取固化胶水并尽量避免针筒中留有空气。
(3)针头顶紧第一单模球面陶瓷插芯4的一端对该陶瓷插芯进行注胶，直至胶水从该陶瓷插芯顶端溢出。
(4)将第一单模球面陶瓷插芯4穿入裸光纤，裸光纤穿入后应左右旋动自如并可在上下2至3mm范围内来回抽动，以此排出该陶瓷插芯内的空气，使胶水均匀分布。
(5)开启固化炉，把安装有预埋光纤11的第一单模球面陶瓷插芯4放入固化炉的插孔中慢慢加热，时间为25至30分钟，加热温度控制100℃，待胶体固化后，从固化炉上取出。
(6)用光纤切断笔与已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯4形成斜角30°，将该陶瓷插芯两端露出的多余光纤切断。
(7)对已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯4的两端进行研磨处理，目的是为了去除该陶瓷插芯两端顶端残留的胶体。
步骤二、将已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯4***金属尾柄5内部，然后用固化胶水将该陶瓷插芯与金属尾柄5固定。
步骤三、制作带有尾纤16的第二单模球面陶瓷插芯15。
(1)裁切光缆，并在裁好的光缆上依次穿入外套管10、束环9、束环螺帽8、支承座7及弹簧6；
(2)将光缆顶端剥离出15mm左右的裸光纤作为尾纤16备用。
(3)用针筒吸取固化胶水并尽量避免针筒中留有空气。
(4)针头顶紧第二单模球面陶瓷插芯15尾端对该陶瓷插芯进行注胶，直至胶水从该陶瓷插芯顶端溢出。
(5)将尾纤16从第二单模球面陶瓷插芯15尾端穿入，穿入后裸光纤应左右旋动自如并可在上下2至3mm范围内来回抽动，以此排出该陶瓷插芯内的空气，使胶水均匀分布。
(6)开启固化炉，把第二单模球面陶瓷插芯15放入固化炉的插孔中慢慢加热，时间为25至30分钟，加热温度控制100℃，待胶体固化后，从固化炉上取出。
(7)用光纤切断笔与第二单模球面陶瓷插芯15形成斜角30°，将该陶瓷插芯顶端露出的多余光纤切断。
(8)对第二单模球面陶瓷插芯15顶端进行研磨处理，目的是为了去除该陶瓷插芯顶端残留的胶体。
步骤四、垂直放置已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯4及金属尾柄5(第一单模球面陶瓷插芯4在下方，金属尾柄5在上方)，用针筒及针头将折射率为1.48的耦合液从金属尾柄5顶端注入金属尾柄5内部。
步骤五、将聚合物滤光片14蘸折射率为1.48的耦合液后，贴附于固化有尾纤16的第二单模球面陶瓷插芯15的顶端。然后，将第二单模球面陶瓷插芯15垂直缓慢***金属尾柄5并顶紧。最后，使用固化胶水12注入金属尾柄5，对第二单模球面陶瓷插芯15进行限位，避免其向后移动。至此，已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯4、金属尾柄5、聚合物滤光片14以及带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯15最终集成为带有聚合物滤光片14的陶瓷插芯组件。
步骤六、把弹簧6、支承座7推至集成了聚合物滤光片14的陶瓷插芯组件底部，挑出尾纤护毛保护层及PVC均匀地依附在支承座7四周，推上束环9并卡紧束环螺帽8，推上外套管10；然后将套头座3套入第一单模球面陶瓷插芯4并卡住支承座7，SC型封装外壳2插套在套头座3上，组装完成。
最后，对装配好的SC型光纤活动连接器盖好陶瓷插芯防尘帽1，完成整个器件的制作。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器，其特征在于：所述SC型光纤连接器配置于TWDM-PON末端的光网络单元中，包括SC型封装外壳(2)、套头座(3)、第一单模球面陶瓷插芯(4)、金属尾柄(5)、弹簧(6)、支承座(7)、SC型封装外壳(8)、第二单模球面陶瓷插芯(15)，带有预埋光纤(11)的第一单模球面陶瓷插芯(4)和带有尾纤(16)的第二单模球面陶瓷插芯(15)的头端对插装设在金属尾柄(5)中，第一单模球面陶瓷插芯(4)和第二单模球面陶瓷插芯(15)的头端面之间设有用折射率为1.48的耦合液(13)包覆的聚合物滤光片(14)，金属尾柄(5)的后端与第一单模球面陶瓷插芯(4)的头端连接，金属尾柄(5)的头端与支承座(7)的尾端滑动套接，支承座(7)尾端套设有弹簧(6)，第一单模球面陶瓷插芯(4)、金属尾柄(5)、聚合物滤光片(14)和第二单模球面陶瓷插芯(15)组成的陶瓷插芯组件插套在套头座(3)内，SC型封装外壳(2)插套在套头座(3)上。
2.如权利要求1所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器，其特征在于：还包括位于SC型封装外壳(2)尾端的外套管(10)、束环螺帽(8)，束环螺帽(8)安装在外套管(10)前端且固定套设于支承座(7)上。
3.如权利要求2所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器，其特征在于：束环螺帽(8)上套设用于卡紧束环螺帽(8)的束环(9)。
4.如权利要求2所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器，其特征在于：尾纤(16)依次穿入外套管(10)、束环(9)、束环螺帽(8)、支承座(7)、弹簧(6)后***第二单模球面陶瓷插芯(15)中。
5.一种具有光滤波功能的SC型光纤连接器的制造工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、制作带有预埋光纤(11)的第一单模球面陶瓷插芯(4)；
步骤二、将已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯(4)***金属尾柄(5)内部，然后用固化胶水将第一单模球面陶瓷插芯(4)与金属尾柄(5)固定；
步骤三、制作带有尾纤(16)的第二单模球面陶瓷插芯(15)；
步骤四、垂直放置已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯(4)及金属尾柄(5)，其中第一单模球面陶瓷插芯(4)在下方，金属尾柄(5)在上方，用针筒及针头将折射率为1.48的耦合液从金属尾柄(5)顶端注入金属尾柄(5)内部；
步骤五、将聚合物滤光片(14)蘸折射率为1.48的耦合液后，贴附于固化有尾纤(16)的第二单模球面陶瓷插芯(15)的顶端；将第二单模球面陶瓷插芯(15)垂直缓慢***金属尾柄(5)并顶紧；然后使用固化胶水(12)注入金属尾柄(5)，这样，已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯(4)、金属尾柄(5)、聚合物滤光片(14)以及带有尾纤的第二单模球面陶瓷插芯(15)集成为带有聚合物滤光片(14)的陶瓷插芯组件；
步骤六、把弹簧(6)、支承座(7)推至集成了聚合物滤光片(14)的陶瓷插芯组件底部，挑出尾纤护毛保护层及PVC均匀地依附在支承座(7)四周，推上束环(9)并卡紧束环螺帽(8)，推上外套管(10)；然后将套头座(3)套入第一单模球面陶瓷插芯(4)并卡住支承座(7)，SC型封装外壳(2)插套在套头座(3)上，组装完成。
6.如权利要求5所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器的制造工艺，其特征在于所述步骤一具体包括如下步骤：
1)裁切光缆并将其一端剥离出15mm左右的裸光纤作为预埋光纤11备用；
2)用针筒吸取固化胶水并尽量避免针筒中留有空气；
3)针头顶紧第一单模球面陶瓷插芯(4)的一端对该陶瓷插芯进行注胶，直至胶水从该陶瓷插芯顶端溢出；
4)将第一单模球面陶瓷插芯(4)穿入裸光纤，裸光纤穿入后应左右旋动自如并可在上下2至3mm范围内来回抽动；
5)开启固化炉，把安装有预埋光纤(11)的第一单模球面陶瓷插芯(4)放入固化炉的插孔中慢慢加热，时间为25至30分钟，加热温度控制100℃，待胶体固化后，从固化炉上取出；
6)用光纤切断笔与已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯(4)形成斜角30°，将该陶瓷插芯两端露出的多余光纤切断；
7)对已预埋入光纤的第一单模球面陶瓷插芯(4)的两端进行研磨处理。
7.如权利要求5所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器的制造工艺，其特征在于所述步骤三具体包括如下步骤：
1)裁切光缆，并在裁好的光缆上依次穿入外套管(10)、束环(9)、束环螺帽(8)、支承座(7)及弹簧(6)；
2)将光缆顶端剥离出15mm左右的裸光纤作为尾纤(16)备用；
3)用针筒吸取固化胶水并尽量避免针筒中留有空气；
4)针头顶紧第二单模球面陶瓷插芯(15)尾端对该陶瓷插芯进行注胶，直至胶水从该陶瓷插芯顶端溢出；
5)将尾纤(16)从第二单模球面陶瓷插芯(15)尾端穿入，穿入后裸光纤应左右旋动自如并可在上下2至3mm范围内来回抽动；
6)开启固化炉，把第二单模球面陶瓷插芯(15)放入固化炉的插孔中慢慢加热，时间为25至30分钟，加热温度控制100℃，待胶体固化后，从固化炉上取出；
7)用光纤切断笔与第二单模球面陶瓷插芯(15)形成斜角30°，将该陶瓷插芯顶端露出的多余光纤切断；
8)对第二单模球面陶瓷插芯(15)顶端进行研磨处理。
8.如权利要求5-7任一项所述的具有光滤波功能的SC型光纤连接器的制造工艺，其特征在于还包括如下步骤：对装配好的SC型光纤活动连接器盖好陶瓷插芯防尘帽(1)。
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