【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及輸變電工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、光纖連接器是一種用于連接光纖線纜，以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)精確傳輸?shù)脑O(shè)備，它使光纖的連接和斷開(kāi)操作更為便捷，同時(shí)保持信號(hào)傳輸?shù)母咝屎洼^低的損耗，光纖連接器設(shè)計(jì)用于最小化插入時(shí)的光損耗，這是評(píng)價(jià)連接器性能的重要指標(biāo)，高質(zhì)量的連接器可以保證多次插拔操作后仍能保持低損耗和高性能。
2、預(yù)制光纖連接器在光通信系統(tǒng)中具有重要性，其設(shè)計(jì)旨在滿足日益增長(zhǎng)的連接密度需求、提高連接器性能、減小物理空間占用，并優(yōu)化光纖網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性和可靠性。隨著數(shù)據(jù)中心和通信網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)張，對(duì)連接器的高密度布局需求不斷增加，預(yù)制光纖連接插芯的設(shè)計(jì)致力于優(yōu)化光學(xué)性能，包括降低插入損耗、提高回波損耗等。通過(guò)精確控制光學(xué)元件的制造工藝，采用優(yōu)質(zhì)材料并進(jìn)行精密的光學(xué)仿真，以確保連接器在高密度布局下依然能夠保持卓越的光學(xué)性能，并滿足長(zhǎng)期使用和頻繁連接的要求，延遲光元件老化等問(wèn)題。
3、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提出一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，以克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題。
2、為此，本專(zhuān)利技術(shù)采用的具體技術(shù)方案如下：
3、一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，該預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法包括：
4、s1、識(shí)別光纖連接器的損耗影響因素，并基于損耗影響因素計(jì)算光纖錯(cuò)位損耗及光纖傾斜連接損
5、s2、基于光纖損耗計(jì)算結(jié)果分別對(duì)光纖連接器的光插芯體及pin導(dǎo)針進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到光纖插芯設(shè)計(jì)方案；
6、s3、結(jié)合光纖插芯設(shè)計(jì)方案預(yù)測(cè)光纖連接器在環(huán)境場(chǎng)景及機(jī)械場(chǎng)景中的性能表現(xiàn)，并基于性能表現(xiàn)對(duì)光纖插芯設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。
7、優(yōu)選地，光纖連接器的損耗影響因素包括光纖端面質(zhì)量、光纖連接器的對(duì)接精度、光纖類(lèi)型、使用情況及環(huán)境因素；光纖類(lèi)型包括單模光纖及多模光纖。
8、優(yōu)選地，基于損耗影響因素計(jì)算光纖錯(cuò)位損耗及光纖傾斜連接損耗包括：
9、分別計(jì)算單模光纖和多模光纖的錯(cuò)位損耗，并基于錯(cuò)位損耗計(jì)算結(jié)果控制光纖橫縱向錯(cuò)位狀態(tài)，以補(bǔ)償光纖連接器的對(duì)接精度；
10、分別計(jì)算單模光纖和多模光纖的光纖纖芯傾斜連接損耗，并基于光纖纖芯傾斜連接損耗將光纖傾角控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
11、優(yōu)選地，單模光纖的錯(cuò)位損耗的計(jì)算公式為：
12、
13、多模光纖的錯(cuò)位損耗的計(jì)算公式為：
14、
15、式中，ld表示單模光纖的錯(cuò)位損耗；ln表示多模光纖的錯(cuò)位損耗；kd表示光纖錯(cuò)位損耗系數(shù)；d表示兩個(gè)光纖之間徑向或橫向的錯(cuò)位距離；a表示光纖模場(chǎng)半徑。
16、優(yōu)選地，光纖插芯設(shè)計(jì)方案包括插芯端面角度拋光設(shè)計(jì)方案、光纖纖芯傾角研磨設(shè)計(jì)方案及對(duì)準(zhǔn)偏移誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案。
17、優(yōu)選地，插芯端面角度拋光設(shè)計(jì)方案包括：
18、計(jì)算光纖插芯的回波損耗，并基于回波損耗的計(jì)算結(jié)果對(duì)光纖插芯按照預(yù)設(shè)傾斜角度拋光，以減少光纖插芯連接中的菲涅耳反射；
19、將外部介質(zhì)折射率與光纖插芯保持一致，且將光纖插芯的端面角度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
20、優(yōu)選地，將外部介質(zhì)折射率與光纖插芯保持一致中的外部介質(zhì)折射率為1.445-1.465；將光纖插芯的端面角度控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)中的預(yù)設(shè)范圍為7.0°-8.0°。
21、優(yōu)選地，光纖插芯的回波損耗的計(jì)算公式為：
22、rl＝-10×log10(r)；
23、
24、式中，rl表示光纖插芯的回波損耗；rin表示垂直入射情況下的菲涅耳反射系數(shù)；r表示菲涅耳反射系數(shù)；n2表示光纖外部介質(zhì)的折射率；λ表示光纖波長(zhǎng)；e表示自然對(duì)數(shù)的底數(shù)；表示光纖模場(chǎng)直徑。
25、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)設(shè)計(jì)附帶pin導(dǎo)針和導(dǎo)向孔的插芯，并通過(guò)采用插芯端面和插芯纖芯傾角研磨以及對(duì)準(zhǔn)精度補(bǔ)償方式實(shí)現(xiàn)光纖插入對(duì)接時(shí)損耗降低，最大程度地減小光信號(hào)的傳輸損耗，提高通信系統(tǒng)的可靠性和性能，同時(shí)，這種設(shè)計(jì)還能夠減少安裝和維護(hù)過(guò)程中的誤差，降低光纖連接器的維護(hù)成本，為光通信和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
26、優(yōu)選地，結(jié)合光纖插芯設(shè)計(jì)方案預(yù)測(cè)光纖連接器在環(huán)境場(chǎng)景中的性能表現(xiàn)，并基于性能表現(xiàn)對(duì)光纖插芯設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化包括：
27、基于光纖插芯設(shè)計(jì)方案并利用有限元分析技術(shù)模擬光纖連接器在不同環(huán)境條件下的行為響應(yīng)特征；
28、獲取光纖連接器的歷史性能數(shù)據(jù)建立性能表現(xiàn)預(yù)測(cè)模型，并將行為響應(yīng)特征作為輸入，通過(guò)性能表現(xiàn)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)光纖連接器在不同環(huán)境條件下的性能表現(xiàn)；
29、分析光纖連接器性能表現(xiàn)確定對(duì)性能表示影響最大的設(shè)計(jì)參數(shù)，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化光纖插芯設(shè)計(jì)方案。
30、優(yōu)選地，基于光纖插芯設(shè)計(jì)方案并利用有限元分析技術(shù)模擬光纖連接器在不同環(huán)境條件下的行為響應(yīng)特征包括：
31、提取光纖插芯設(shè)計(jì)方案并利用有限元分析技術(shù)建立光纖連接器的三維幾何模型，為三維幾何模型中的各構(gòu)件設(shè)置材料屬性；
32、對(duì)三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分并施加包括固定支撐點(diǎn)、載荷類(lèi)型及載荷區(qū)域的邊界環(huán)境條件；
33、利用預(yù)配置的求解器求解三維幾何模型在不同邊界條件下的行為響應(yīng)，并調(diào)整求解器配置以確保求解過(guò)程收斂；
34、獲取三維幾何模型在不同邊界環(huán)境條件下的響應(yīng)結(jié)果，并將響應(yīng)結(jié)果融合得到光纖連接器的行為響應(yīng)特征。
35、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果為：本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)設(shè)計(jì)附帶pin導(dǎo)針和導(dǎo)向孔的插芯，并通過(guò)采用插芯端面和插芯纖芯傾角研磨以及對(duì)準(zhǔn)精度補(bǔ)償方式實(shí)現(xiàn)光纖插入對(duì)接時(shí)損耗降低，最大程度地減小光信號(hào)的傳輸損耗，提高通信系統(tǒng)的可靠性和性能，同時(shí)，這種設(shè)計(jì)還能夠減少安裝和維護(hù)過(guò)程中的誤差，降低光纖連接器的維護(hù)成本，為光通信和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
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1.一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述光纖連接器的損耗影響因素包括光纖端面質(zhì)量、光纖連接器的對(duì)接精度、光纖類(lèi)型、使用情況及環(huán)境因素；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于損耗影響因素計(jì)算光纖錯(cuò)位損耗及光纖傾斜連接損耗包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述單模光纖的錯(cuò)位損耗的計(jì)算公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述光纖插芯設(shè)計(jì)方案包括插芯端面角度拋光設(shè)計(jì)方案、光纖纖芯傾角研磨設(shè)計(jì)方案及對(duì)準(zhǔn)偏移誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述插芯端面角度拋光設(shè)計(jì)方案包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述將外部介質(zhì)折射率與光纖插芯保持一致中
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述光纖插芯的回波損耗的計(jì)算公式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述結(jié)合光纖插芯設(shè)計(jì)方案預(yù)測(cè)光纖連接器在環(huán)境場(chǎng)景中的性能表現(xiàn)，并基于性能表現(xiàn)對(duì)光纖插芯設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于光纖插芯設(shè)計(jì)方案并利用有限元分析技術(shù)模擬光纖連接器在不同環(huán)境條件下的行為響應(yīng)特征包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，該預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述光纖連接器的損耗影響因素包括光纖端面質(zhì)量、光纖連接器的對(duì)接精度、光纖類(lèi)型、使用情況及環(huán)境因素；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于損耗影響因素計(jì)算光纖錯(cuò)位損耗及光纖傾斜連接損耗包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述單模光纖的錯(cuò)位損耗的計(jì)算公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于二次接線的預(yù)制光纖插芯設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述光纖插芯設(shè)計(jì)方案包括插芯端面角度拋光設(shè)計(jì)方案、光纖纖芯傾角研磨設(shè)計(jì)方案及對(duì)準(zhǔn)偏移誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所...
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