光纤旋转连接器

自上世纪70年代初开始，国外就逐步开展光纤旋转连接头的研究和开发，美国一些军用部门，如国防武器系统研究实验室、海军武器中心、海军研究实验室和航空航天局路易斯研究中心等都对其进行了可行性研究和开发计划。1989年美国海军公布了舰船用光纤旋转连接头的军用规范 MIL-R-24727 和两篇分规范。在目前的国际市场上，有多家公司推出了多款旋转连接器产品和专利。

国内对旋转连接器的研究是从上世纪90年代初期开始的，1991 年机电部三十四研究所季伯言在光通信技术中发表的《光纤旋转连接器》，是国内最早发表的有关旋转连接器的文献。1992年机电部二十三所寇秉成提到了几种结构方案，可看成是对当时光纤旋转连接器技术的整体概述。此后，有关研究单位对此技术进行了研究，但并没有取得突破性进展。直到九十年代末期，国内的一些实验室中相继研制出单通道和多通道的光纤旋转连接器。

2010年以后国内的光纤旋转连接器技术有了较大发展，学术论文研究成爆发趋势。部分企业单位和研究所开始推出系列产品，经过6年的实际使用，国产光纤旋转连接器已经趋于成熟，与进口产品的差距已经很小。由于进口产品存在价格昂贵、生产周期长、售后服务困难等原因，国产光纤旋转连接器发展迅速，不但在国内逐步增加市场份额，还迅速转向国外市场，与国外老牌厂商形成竞争。

2016年，国内小型化光纤旋转连接器获得突破性进展，已有最小光纤旋转连接器，其外径可小于6.0mm，小于原先的6.8mm。请参考专利《基于光纤准直器调节结构的光纤旋转连接器》。2017年，在该专利基础上进一步拓展，七通道光纤旋转连接器实际产品直径可小于43mm，请参考《小型化多通道光纤旋转连接器》。

1、按工作原理可分为有源光纤连接器、无源光纤连接器。有源器件体积较大，抗干扰能力较差，传输信道少。

2、按照通道数可分为单通道、双通道和多通道。多通道光纤旋转连接器传输信号的容量大，可以实现双向传输，不过它体积较大，结构相对复杂。

3、按照所使用的光纤的不同可分为单模光纤旋转连接器和多模光纤旋转连接器两种。

4、其它分类，有采用空间红外技术的光纤旋转连接器以及采用波分复用技术的光纤旋转连接器等。

与传统的电连接器相比，光纤旋转连接器有以下优点：

1、使用光进行信号传输，无电磁泄漏，保密性好，抗电磁干扰。

2、无接触传输，无磨损，寿命长，可达500万转。无摩擦，可在易燃易爆的环境中使用。

3、传输带宽远远大于电连接器，与波分复用器配合使用，更可以成倍提高带宽。

4、允许转速高，最高可达上万转每分钟。

风力发电、雷达系统、舰艇系统、火控系统、车辆系统、光电经纬仪、直升机、飞机、无人机、卫星、飞船、潜艇、无人潜水器、石油平台、声纳探测设备、水听器、医疗CT、工业机器人、高空气球、包装设备、周视平台、视频监控系统、物料输送系统、远程机械遥控、工业传感器等高速视频、数字、模拟信号的传输和控制。

光纤连接器的性能，首先是光学性能，此外还要考虑光纤连接器的互换性、重复性、抗拉强度、温度和插拔次数等。

（1）光学性能：对于光纤连接器的光性能方面的要求，主要是插入损耗和回波损耗这两个最基本的参数。

插入损耗（InsertionLoss）即连接损耗，是指因连接器的导入而引起的链路有效光功率的损耗。插入损耗越小越好，一般要求应不大于0.5dB。

回波损耗（ReturnLoss,ReflectionLoss）是指连接器对链路光功率反射的抑制能力，其典型值应不小于25dB。实际应用的连接器，插针表面经过了专门的抛光处理，可以使回波损耗更大，一般不低于45dB。

（2）互换性、重复性

光纤连接器是通用的无源器件，对于同一类型的光纤连接器，一般都可以任意组合使用、并可以重复多次使用，由此而导入的附加损耗一般都在小于0.2dB的范围内。（3）抗拉强度

对于做好的光纤连接器，一般要求其抗拉强度应不低于90N。

（4）温度

一般要求，光纤连接器必须在-40oC~ 70oC的温度下能够正常使用。

（5）插拔次数

使用的光纤连接器基本都可以插拔l000次以上。

标注解读： 在表示尾纤接头的标注中，我们常能见到“FC/PC”、“SC/PC”等，其含义如下：

“/”前面部分表示尾纤的连接器型号，说明见前述。 “/”后面表示光纤接头截面工艺，即研磨方式。 光纤连接器端面接触方式有PC、UPC、APC型三种。 　PC——Physic Contact，原意是物理接触的意思，插针体端面为物理端面；UPC——Ultra Physical Contact，插针体端面为超级物理端面；APC型——Angled Physical Contact，插针体端面为角度物理端面；三者的区别除了物理不一样以外，还有回波损耗，即反射损耗（性能）不一样。PC多模光纤没有APC型。 "PC”在电信运营商的设备中应用得最为广泛，其接头截面是平的。 "UPC”的衰耗比"PC”要小，一般用于有特殊需求的设备，一些厂家光连接设备内部跳线用的就是FC/UPC，主要是为提高设备自身的指标。 "APC”多用在广电和早期的CATV系统中，因为APC采用了带倾角的端面，可以改善电视信号的质量，主要原因是电视信号是模拟光调制，当接头耦合面是垂直的时候，反射光沿原路径返回。由于光纤折射率分布的不均匀会再度返回耦合面，此时虽然能量很小但由于模拟信号是无法彻底消除噪声的，所以相当于在原来的清晰信号上叠加了一个带时延的微弱信号，表现画面上就是重影。尾纤头带倾角可使反射光不沿原路径返回。一般数字信号一般不存在此问题。