FTTH光纤快速连接器.docx
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FTTH光纤快速连接器
FTTH光纤快速连接器
项目可行性研究报告
二0一二年六月
一、立项的背景和意义……………………………………………2
二、国内外研究现状和发展趋势…………………………………2
三、研究开发内容及和技术关键…………………………………4
四、预期目标………………………………………………………9
五、研究方案．技术路线．组织方式与课题分解………………10
六、计划进度安排…………………………………………………11
七、现有工作基础和条件…………………………………………11
八．经费预算………………………………………………………13
一、项目立项的背景和意义
光纤到家庭是近20年来人们不断追求和探索的方向，但由于成本、技术等方面的障碍，至今还未得到大规模推广。
近年来，由于政策上的扶持和光纤技术的发展，使沉寂多年的FTTH再次成为热点，步入快速发展阶段，被广泛应用于智能家庭等场所。
即使在金融危机的阴影笼罩下，光纤接续器市场依然存在强大的发展潜力，预计未来十年年均增长率保持在20%左右。
目前，影响光纤接续插入损耗的主要因素是两对接光纤端面的对准误差。
熔接接续和机械接续在纤芯对准方面有很大差别，熔接设备通过纤芯成像实现高精度对准，机械接续则主要取决于光纤外径的圆度偏差以及纤芯/包层的同心度误差。
早期，由于熔接方式的插入损耗指标明显优于机械接续方式，非常适合当时大量建设的长途主干光缆对衰减的更高要求，从而成为光纤接续的主流手段。
但是，随着光纤生产技术的不断进步，促使光纤机械接续的性能和稳定性不断提高，其应用优势日趋明显，如方便性、快捷性、重复性及低成本等。
随着FTTH光纤到户的进一步实施，传统热熔技术的各种弊端日趋明显，光纤机械接续是FTTH光纤到户不可替代的低成本和快捷的接续方式。
作为FTTH光纤接续器的生产商，我公司拥有多种性能可靠的产品：
通信电缆、光缆、光纤等系列接配线设备、宽带网智能小区综合布线接配线产品、户外机柜、通信设备过电压过电流保护用集成电路和集成电路保安单元等。
为了占据有利的市场竞争位置，公司投入大量的研发经费，研制出一系列FTTH光纤快速连接器，其具有结构简单、操作简便、成本低廉、可重复使用及性能可靠等特点。
项目的研发成功，将被广泛应用于FTTH领域，不仅降低室内施工难度和网络运行维护费用，还提高我国光纤行业技术水平，具有良好的经济和社会效益。
二、项目的国内外研究现状和发展趋势
光纤接续作为FTTH建设中的重要环节，其工程量成倍增长，同时FTTH建设接续点向室内延伸，带来工作难度增加。
这使得传统热熔接续方式已经无法适应当下FTTH的终端接续工作，势必要选择更加方便快捷的方式来代替热熔。
目前,国外光纤连接器用得最多、工艺最为成熟的是FC型（螺口式）、SC型（插口式）和ST型（插入旋转式）系列产品，插针外径均为2.5mm。
随着信息产业的飞速发展，要求传输设备中的光纤连接器在插入损耗、回波损耗、耐机械环境以及小型密集等方面都上新台阶。
日本和美国相继开发出外径为1.25mm的LC型、MU型光纤连接器；瑞士钻石公司也开发出类似于LC型的F23000型新一代高密度的光纤连接器；日本NTT公司和日本大型电线厂开发出MT型连接器系列。
8芯乃至12芯的一次性连接的MPX型光纤连接器，正被欧美各大光通信整机厂商当作背板连接器来评价或采用，它在日本的销售量不断增加。
我国对光纤快速连接器的研发起步比较迟，各项技术都落后于日本、美国等发达国家。
到目前为止，我国还没有快速连接器的正式行业标准，有关快速连接器标准比较系统的文件仅有行业标准《现场组装的光纤活动连接器第一部分机械型》和《中国电信现场组装光纤活动连接器技术要求》。
因此对于光纤快速连接器技术与标准研究还有待进一步完善，使整个行业能够健康发展。
近年来，国内主要对预埋式机械式光纤连接器和非预置光纤快速连接器进行研究，取得的研究结果如下：
①预置式机械式光纤快速连接器采用V形槽定位技术，工厂组装时在V形槽前部分预埋裸光纤和放入光纤匹配液，施工时从尾部穿入已处理好的光纤，利用V形槽实现裸光纤端面的对接和固定，加上陶瓷插芯端面共两个接点，行业标准中称之为双接点现场组装式光纤活动连接器。
②非预置光纤快速连接器采用非预置光纤直通接续技术，出厂时在连接器内部没有预置光纤，施工时将光纤从尾部穿入直至陶瓷插芯端面，用堵头将光纤端面和陶瓷插芯挡平并固定，因连接器内部无光纤接点，比预置式连接器少一个光纤接续点，行业标准称之为单接点现场组装式光纤活动连接器。
随着光纤通信技术不断的发展，特别是高速局域网和光接入网的发展，光纤连接器在光纤系统中的应用将更为广泛。
同时，对光纤连接器提出更高的要求，使其具有外观小型化、成本低廉和接续快速稳定高等特点。
因此，光纤机械式快速连接器将全面代替热熔式光纤连接器，被广泛应用于FTTH领域，是未来的发展趋势和方向。
三、项目的研究开发内容和关键技术
1、项目研究开发内容
本项目旨在解决FTTH施工过程中光纤的接续问题，随着FTTH光纤到户工程大范围的开展，由于FTTH施工具有阶段性和分散性的特点，大规模的FTTH施工中不可能配备价格昂贵而且对使用环境要求极高的熔接机。
在FTTH施工中热熔技术的缺陷日益明显，一种能快速实现光纤接续的机械接续技术成为替代熔接技术的必然，其应用于快速成端，大大降低了施工时间及成本，从施工接续的角度实现光缆电缆化，光缆接续与电缆接续一样方便。
项目主要是针对以下7个方面进行研究：
（1）光纤夹紧的可靠性的研究（关键技术之一）
（2）匹配液的测试
（3）套管材料的选择
（4）接续的稳定性的研究（关键技术之一）
（5）模温机注塑工艺的研究（关键技术之一）
（6）尾套保护套的设计（关键技术之一）
2、项目创新点
创新点1：
创新设计前端光纤孔内预埋并固定有纤芯，纤芯的外端面与插芯的端面平齐并研磨，插芯后端的光纤孔内注入光纤匹配液，使光纤孔内两光纤接点处于与外界隔绝的密闭状态，具有光纤对接精度高，性能稳定，使用寿命长的优点。
为了适应光纤到户网络大规模建设的需求，现场组装式光纤快速连接器被大量使用。
现有预埋式光纤快速连接器在陶瓷插芯内预埋光纤（见图1），并将部份光纤从插芯尾部延伸到连接器主体中的V型槽内，在V型槽内注有光纤匹配液。
施工时将待接续的光纤从连接器尾部穿入到V型槽内与预埋光纤的端面对接并压紧固定。
光纤匹配液的辅助作用提高了光纤的接续性能，但由于V型槽的部件的材质是塑料，在塑料件加工过程中由于温度、电压、注射压力等因素的变化，都会影响V型槽的精度导致两光纤对接端面的同心度偏差而降低了其传输性能。
图1现有预埋式光纤连接器
同时，快速连接器按行业标准要求应可作多次复接，但V型槽内的光纤匹配液是有限的，每次复接时光纤从V型槽内抽出和新的光纤插入都会使匹配液流失一部份，经多次复接后因光纤匹配液的不足而影响光传输性能。
另外由于V型槽附着的光纤匹配液是与大气连通的，长时间使用匹配液会受大气灰尘的污染或挥发干燥，会导致光传输性能降低或失效。
为解决现有技术存在的不足，创新设计前端光纤孔内预埋并固定有纤芯，插芯后端的光纤孔内注入光纤匹配液（见图2）。
这种设计方法具有以下优点：
在施工时待接续光纤插入插芯内的光纤孔时，将光纤孔内的光纤匹配液推排到贮液孔内。
在复接拉出光纤时，匹配液又从贮液孔内补充回来，减少了匹配液的流失。
另外，由于贮液孔充有匹配液使光纤孔内两光纤接点处于与外界隔绝的密闭状态，使光纤接点周围的匹配液免受大气环境的污染和挥发干燥。
插芯内的光纤孔属高精度加工（行业标准要求直径精度偏差在0.001mm以内），在此条件下光纤对接的精度极高。
图2新型光纤连接器
创新点2：
采用具有自主知识产权的尾套保护套（ZL201120006630.1），尾套的内孔底端设置弹性体，使光纤穿接管穿出的待接光纤的切割端面自动被推至与光纤穿接管的凸出端端面齐平，还具有防止灰尘进入连接器主体的功能。
随着光纤到户网络的发展，光纤快速连接器在我国开始大量应用。
现有光纤接续技术在接续施工时将光纤端面用高精度的切割刀切好后，经快速连接器穿出陶瓷管端面约0.1mm左右，再用堵头手动旋转推进，利用堵头平面将光纤推至陶瓷管端面齐平，然后通过适配器来实现光纤快速连接器之间的正确对接（如图3所示）。
这种方式需要专用工具，施工步骤繁琐，对推进堵头精度要求高，且产品制造难度大，造价高。
图3现有非预置式光纤快速连接器
为了克服现有技术存在的缺陷，自主开发出一种带有尾套保护套的光纤快速连接器（见图4），在尾套保护套内的内孔底端固定弹性体，弹性体另一端设有固定挡片，挡片弹性贴合在相对的光纤穿接管的凸出端端面上，使光纤穿接管与尾套保护套之间的摩擦阻力或尾套保护套与连接器主体之间的摩擦阻力大于弹性弹性体的弹性压力，确保尾套保护套的定位。
在使用状态下，尾套保护套套在由连接器主体内延伸凸出的光纤穿接管上，施工接续时，光纤经连接器主体内的光纤穿接管穿出，被挡片挡住，利用弹性橡胶柱或弹簧的弹力挡住光纤，使光纤的切割端面与光纤穿接管的凸出端端面齐平，实现对接的传输性能。
尾套保护套同时还能防止灰尘进入连接器主体，降低匹配液受污染的概率，提高产品性能的稳定。
图4带有尾套保护套的光纤快速连接器
创新点3：
对在V形槽的注塑过程所用的模温机进行改进，通过加装智能控制电路和耐高温电磁阀对上下模具分别进行控制，以达到所需要的上下模温差，从而更加精确的保证了V形槽加工后的收缩率和一致性。
FTTH光纤快速连接器是通过V型槽实现对位的精确性，所以V型槽的质量高低影响光纤接续质量。
V型槽注塑质量不好，可能导致两个光纤对位时产生横向位错（如图5所示），由于两光纤直径对位的误差，使两根光纤对接时会产生1-3μm的横向位错，这一偏差将会导致光纤接续损耗的主要因素。
图5横向位错
我们通过光纤横向位错与接续损耗之间关系进行研究，其关系如图6所示。
图6为不同波长情况下，不同的横向位错与接续损耗的数值分析曲线。
分析表明，实际测试中，如果要求接续损耗小于1dB，当采用1.31μm的测试波长时，横向位错应小于2μm，当采用l.55μm的测试波长时，横向位错应小于3μm。
图6横向位错与接续损耗关系图
为了减小横向位错导致接续损耗，必须提高V型槽加工质量。
目前在V型槽的注塑过程中，通过水循环对模具进行降温，在塑料熔体充模过程中，如果模具表面温度保持在塑料玻璃化转变温度以上，可以彻底解决常规注塑工艺存在的熔接痕、喷射痕、流动痕、翘曲和浮纤等缺陷。
同时在冷却阶段，通过快速冷却己赋形的塑料熔体，以减小注塑成型周期。
从而在不影响注塑生产效率的基础上，提升注塑件的品质。
本项目对现有模温机进行改进，其具体的控制原理图（如图7所示），设置智能控制电路通过耐高温电磁阀等，实现对上下模具分别进行控制，以达到所需要的上下模温差，从而更加精确的保证了V形槽加工后的收缩率和一致性。
由于模温机自身设有一个储油箱，工作时导热油由储油箱进入系统，经循环泵打入到模具或其它需要控温的设备，导热油从被控温设备出来后，再返回到系统，周而复始。
导热油同过加热器升温，当感温探头探测到的温度达到设定值时，加热器停止工作。
当温度低于设定值时，加热器开始工作，当温度达到设定值后，又停止工作，如此循环往复。
图7上下模温控制原理图
四、项目预期目标
1、产品主要指标
（1）插入损耗：
≤0.25dB；
（2）回波损耗：
UPC≥45dB，APC≥60dB；
（3）接续时间：
小于2分钟；
（4）接续成功率：
≥98%；
（5）重复使用次数：
达50次以上；
（6）接脱力大于50N。
2、项目预计实现经济指标：
年销售收入：
780万元；
年净利润：
83万元；
年交税总额：
68万元。
3、知识产权申请情况
目前本项目申请4国家专利，其中发明专利1项。
4、应用前景
应用领域的发展对光纤接续器技术提出了新的要求：
信号传输的高速化、数字化和集成化；产品体积的小尺寸、窄间距、多功能；插拔的便捷化和模块组合化；产品的低成本化。
连接器的应用领域不断扩大，医疗应用有望跻身前五。
统计数据显示，全球连接器销售位居前五位的应用领域分别是：
汽车、电脑及其外设、通信、工业设备和航天与军用，而增幅位居前五的应用则是消费电子、交通电子、医疗电子、通信电子、计算机及外设。
因此，医疗电子将成为连接器应用的新的增长点。
有业内人士预计到2012年，医疗领域的接续器市场将达到16.3亿美元。
作为光纤接续器的生产商，我公司拥有多种性能可靠的产品，通信电缆、光缆、光纤等系列接配线设备、宽带网智能小区综合布线接配线产品、户外机柜、通信设备过电压过电流保护用集成电路和集成电路保安单元。
公司每年以超过营业收入6%的资金投入研究开发新产品，保证了公司的技术水平和开发新产品的能力处于国内领先水平，因此，FTTH光纤快速接续器的市场潜力很大。
五、研究方案．技术路线．组织方式与课题分解
1、研究方案
本项目旨在研发一种FTTH光纤快速连接器，简化连接器结构及操作，并且实现可自动将光纤切割端面推挡至与光纤穿接管的凸出端端面齐平，提高产品推进堵头的精确度。
根据《关于加快中国（温州）激光与光电产业集群建设发展的实施意见》、《中国（温州）激光与光电科技孵化器》、《中国（温州）激光与光电产业集群工业用地项目入园管理办法》、《中国（温州）激光与光电产业集群建设专用经费管理办法》要求，面向产业化发展需求，以科学发展观为指导，重点突破和全面发展相结合，近期工作与长远规划相结合，提升我国激光与光电技术水平。
实施方案、技术路线可分解为：
成立研发课题组；搜集相关资料；光纤加紧的可靠性的研究；接续的稳定性的研究；V型槽变模温注塑工艺的研究；尾套保护套的设计；整体结构设计及总结研制工作七个阶段。
2、技术路线
针对产品的特性，合理的安排工艺路线，才能保证产品的品质稳定性。
具体技术路线如下图7所示：
图7项目技术路线
3、组织方式与课题分解
本项目实施是在总经理直接领导下，由课题组负责具体实施的组织方式。
抽调技术
骨干成立课题组，在人力资源、研发资金、场所、研发设施等方面给予优先安排，公司各职能部门和生产车间积极配合课题组研发，形成以课题组为主，各部门协同对本项目实施研发。
六、计划进度安排
2011年10月至2012年2月，准备阶段，组织研发小组及成员，资料相关收集。
2012年3月至2012年8月，中试阶段，改善产品图纸，提高产品的可靠性和精确度，并送样机测试。
2012年9月至2013年3月，小批量试产，进行生产设备购置及安装。
2013年4月至2013年12月，增加生产及检测设备，完成生产流水线的建设，项目进入批量生产。
七、现有工作基础和条件
1、人员基础
项目依托单位成立于1999年9月，一直从事通信产品的研发、生产和销售的科技型企业。
技术力量较强，拥有一批高素质的专业技术研发人员。
目前公司拥有职工90人，从事技术开发人员22名，占职工总数24.44%（其中高级职称1人，中级职称3人），专业人员结构配置合理；管理人员13人，占总人数14.44%；生产人员45人，占总人数50%；销售人员10人，占总人数11.11%。
另外，公司还聘请国内知名院校和行业内的权威专家作为公司的技术顾问，保证了技术研发水平具有较高的起点，并在技术上满足可持续发展的需求。
2、研发基础
目前，公司的各技术和管理人员时刻关注通信设备和汽配行业专业领域的发展动态，及时有选择地进行知识补充，利用专业知识优势互补，在设计思路上相互渗透，使公司拥有一支全员参与、极具创新性的研发团队。
公司一直将科技创新作为企业发展的动力，非常重视新产品的研发，每年投入研发经费不低于上年度销售收入的6%。
公司坐落在浙江省温州市经济技术开发区21小区甬江路120号，生产面积8300平方米，拥有先进的HP500MHZ双通道示波器、德国频谱分析仪等主要生产和检测设备10余台（套），配套工程与检测设备齐全，能满足现阶段生产要求。
公司经多年不断创新，现拥有光缆接头盒、双向可控硅、电话设备保安单元、接线端子、光纤入户快速连接器和光纤快速连接器等专利技术30多项，技术力量雄厚，管理制度健全，生产和检测设备完善。
公司主导产品：
通信电缆、光缆、光纤等系列接配线设备；宽带网智能小区综合布线接配线产品；户外机柜、光纤冷接子、机械式光纤快速接头、通信设备用过电压过电流保护集成电路等系列高科技产品。
3、已取得成果
公司是经信息产业部和国防部批准进网的电信设备专业生产企业，已通过ISO9001质量管理体系认证、ISO14000环境管理体系认证、TS16949体系认证和CCC产品认证。
公司自创建以来，便致力于邮电通信设备产品的研究开发，其中XF5—106型通信电缆交接箱获九六年国家级新产品证书、通讯设备过电压过电流保护用集成电路获得2003年国家创新基金重点资助项目以及省级新产品证书。
公司现为通信行业标准化协会全权会员、《通信设备过电压过电流保护用集成电路》行业标准主要起草单位之一。
2003年获浙江省科技型中小企业，温州经济技术开发区高新技术企业等荣誉，企业资信等级为AAA级企业。
公司目前的销售网络比较完善，产品销往全国23个省份并出口非洲、中东及东南亚等国家和地区。
八、经费预算
1、项目总投资约305万元，自筹资金235万元，市科技局申请资助70万元。
详见下表1所示：
表1经费预算表（单位：
万元）
序号
经费概算科目名称
合计
市科技局拨款经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
1
经费支出（合计）
305
70
235
2
1、设备费
84.5
40
44.5
3
2、能源材料费
120
30
90
4
3、设计实验费
2
2
5
4、技术图书资料和信息费
3.5
3.5
6
5、会议调研费
6
6
7
8、人员费
84
84
8
9、其他费用
5
5
经费说明：
（1）设备费:
84.5万元。
主要用于本项目的切割机、注塑机、测试仪、影像测量仪、焊接机、研磨机、光纤固化炉、电脑、打印机等。
需要市科技局资助40万元。
表2项目表需添加设备清单
名称及规格型号
数量
单价
（万元）
金额
（万元）
市科技局拨款（万元）
自筹或其它（万元）
用途说明
切割机
2
20
40
40
材料剪切
注塑机
1
18
18
18
产品加工
测试仪
3
5
15
15
产品检测
影像测量仪
1
2
2
2
产品检测
焊接机
1
5
5
5
产品加工
研磨机
1
2
2
2
产品加工
光纤固化炉
1
1
1
1
产品加工
电脑
2
0.5
1
1
图纸设计
打印机
1
0.5
0.5
0.5
合计
-
84.50
40
44.50
（2）能源材料费:
120万元。
主要用于本项目试验中所需的材料110万元、所需的燃料5万元、所需的水0.6万吨，按3元/吨的话，约需1.8万元、所需电3.2万度，按1元/度的话，约需3.2万元。
需要市科技局资助30万元。
（3）设计实验费:
2万元，主要用于研究开发过程中样机制造、试验的费用。
依据前期已研发成功的产品来估算。
（4）信息费:
3.5万元，在项目研究开发过程中需要支付的出版费以及书籍购买费、资料费、文献检索费，入网费、通信费等。
；
（5）会议调研费：
6万元。
项目调研出差费用。
研发人员出差项目考察按5批次计算，每批次3-4人，费用约1.2万元估算。
（6）人员费：
84万元。
实验研究人员及生产试验人员的劳务费。
实验研究人员及生产试验人员的劳务费。
研发人员计8人，人年均工资6万元，计48万元；生产试验人员计9人，人年均工资4万元，计36万元。
（7）其他开支：
5万元。
与项目相关的一些其他支出。
按总投入的1.6%估算。
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