摘要：

光纤连接器具有抗电磁干扰，不易引起串音及干扰等特点，使得光纤通信具有良好的保密性能，同时相对于电缆来说光缆还具有体积小、重量轻、频带宽、信息容量大、损耗小、传输距离长等特点，使得其在航空领域备受关注。本文将对航空用光纤连接器进行简要概述，并指出存在的问题，为未来的发展方向提供一些参考。

关键词：

航空;光纤;连接器

引言

1966年7月， 英籍华裔学者高锟博士在《PIEE》杂志上发表了《光频率的介质纤维表面波导》的论文，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒介实现光通 信的可能性，并预言了制造通信用的超低损耗光纤的可能性。1970年，美国康宁玻璃公司根据高锟博士文章的设想，使用改进型化学气相沉积(MCVD)法制造出当时世界上第一根超低损耗光纤，光纤损耗系数约20 dB/km，验证了采用当时的科学技术与工艺方法制造通信用的超低损耗光纤的可行性，这是光通信研究的重大实质性突破。同年，美国贝尔实验室研制出世界上第一台在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，为光纤通信找到了合适的光源器件。自此，光纤通信技术以其通信容量大、抗干扰能力强、原材料来源丰富等特点而被广泛关注。

在光纤通信链路中，为了实现不同模块、设备和系统之间灵活连接的需要，必然产生各种各样的连接，光纤连接器的研发和应用就是为了保证光纤与光纤间的可靠连接应运而生的。光纤连接器以其重量轻、抗干扰能力强的优点在航空领域备受关注，航空用光纤连接器作为通信网络的关键节点，它的性能对整个网络起着至关重要的作用。

在航空领域，圆形光纤连接器因其体积小、重量轻、高密度以及连接可靠等特点，已经得到了非常广泛的应用，其标准化、系列化也已相当成熟。随着光纤通信技术及装备的飞速发展，光纤连接器需求持续增长，国内主要军用连接器制造商均已开发出光纤连接器，其中尤以在J599系列电连接器的基础上开发的圆形光纤连接器使用最为广泛。同时，各主要连接器厂家还基于光纤连接器与电连接器的不同特点不断拓展，形成了多个光纤连接器系列，以满足不断发展的装备新需求。

1 航空光纤连接器的发展历程

20世纪80年代，美军标MIL-PRF-29504及其系列子规范对可安装于美军标MIL-C-38999电连接器外壳中的光纤接触件进行了规定，MIL-C-38999、MIL-STD-1560和MIL-PRF-29504子规范共同规定形成了38999系列光纤连接器。

2000年初，我国主要连接器生产厂家采用符合国军标GJB 599 标准要求的电连接器外壳和在美军标MIL-PRF-29504标准要求的基础上改进的光纤接触件组成光纤连接器即为最初的航空圆形光纤连接器，其中以标准J599Ⅲ系列光纤连接器应用最为广泛。

21世纪10年代，国内主要连接器生产厂家在MIL-PRF-29504标准的基础上研制了接触体直径为1mm的20#光纤接触件，并配套应用在了当时的新一代航空飞机上。随着实际应用经验的积累，工程师们发现尽管采用MIL-PRF-29504标准的光纤接触件可以在装到J599系列电连接器外壳内制得光纤连接器， 或与电接触件一起实现光电混装，但是由于连接器安装孔内的光纤接触件只能实现光纤插孔单边浮动，导致光纤连接器损耗波动较大，特别是在单模光纤连接方面性能尤为不理想，同时光纤插孔拆装不便导致的连接器清洁维护困难，使得标准的J599Ⅲ系列光纤连接器难以满足日益发展的装备要求。由此，衍生出了不同于标准J599系列光纤连接器的J599-801系列光纤连接器、J599A6系列光纤连接器、J599E8系列扩束光纤连接器等。

2 航空圆形光纤连接器的结构特点

2.1 J599典型系列光纤连接器

标准J599Ⅲ系列光纤连接器采用GJB 599标准规定的Ⅲ系列外壳，光纤接触件与J599Ⅲ系列电连接器的电接触件一样，包括光纤插针和光纤插孔，与电接触件一样，根据接触件大小包括12#、16#和20#光纤接触件，陶瓷插针外径分别为2.5 mm，1.6 mm和1.0mm，光纤插孔包含陶瓷套管和弹簧，陶瓷套管实现光纤插针和光纤插孔的精密对准，弹簧为插入插孔的陶瓷插针端面接触提供压紧力。标准J599Ⅲ系列光纤连接器的孔组排列和安装尺寸与标准J599Ⅲ系列电连接器一致，所以也可以实现光电混装。标准J599Ⅲ系列光纤连接器插头、插座对接时，首先通过插头插座外壳的五键位、键槽实现导向对准，然后光纤插针伸入光纤插孔中，通过插孔中的陶瓷套管实现精密对接，最终插针插孔端面贴合，插孔的弹簧处于工作压缩状态。

图1 MIL-PRF-29504标准光纤接触件图示

图2 标准J599Ⅲ系列光电混装连接器图示

插入损耗是光纤连接器的主要光学性能指标，如表1，为MIL-PRF-29504/4C中规定的插入损耗值。

2.2 J599-801系列光纤连接器

J599-801系列光纤连接器是符合美国航空电子工程委员会(AEEC)制定的ARINC 801标准的光纤连接器，共8种规格，如表2所示。与标准J599Ⅲ系列光纤连接器结构不同的是，J599-801系列光纤连接器端面增加了定位销，连接器插头和插座中采用同样的801光纤接触件，陶瓷插针外径为1.25mm，其安装尺寸大小类似于标准J599Ⅲ系列光纤连接器的16#光纤接触件，陶瓷套管不与801光纤接触件组装在一起，而是预先安装在连接器的可拆卸面板孔中。

图3 ARINC801标准光纤连接器图示

J599-801系列光纤连接器插头插座对接时，首先通过插头插座外壳的五键槽实现粗对准，然后通过定位销伸入定位孔中实现精对准，最后光纤接触件伸入陶瓷套筒中实现精密对准，两个801光纤接触件端面贴合，光纤接触件压簧处于工作压缩状态。 与标准J599Ⅲ系列光纤连接器相比，J599-801系列光纤连接器 采用了定位销精对准和双边可以浮动的光纤接触件，结构更加符合光纤连接器的特点，因此具有更好的光学性能。801系列光纤连接器采用内置陶瓷套管的可拆卸面板结构，清洁维护时只需拆卸面板便可对陶瓷套筒和光纤接触件中的光学端面进行清洁即可，操作更加便捷。

2.3 J599 A6系列光纤连接器

J599 A6系列光纤连接器是在801系列光纤连接器基础上调整连接方式而成的，内部结构包括对准机构、光纤接触件、孔组排列以及安装板结构等都基本与 801系列光纤连接器相同，插座法兰结构尺寸(即设备面板安装开孔尺寸)也与标准J590Ⅲ系列光纤连接器和801系列光纤连接器相同。连接螺帽外壳采用旋弧槽结构，插座端选用卡销结构，插头插座对接时可以快速实现连接锁紧。

2.4 J599E8系列扩束光纤连接器

扩束光纤连接器是一种非物理接触式光纤连接器，其原理是将光纤与透镜耦合到一起，使从光纤出射的光经过透镜后以平行光出射，出射的平行光再进入另一端的透镜中，经准直透镜汇聚将光束耦合到接收光纤中。由光路可逆原理可知，两准直透镜可互为发射端与输出端。典型的扩束光纤连接器设有成对的透镜。光纤端面在透镜的焦点附近，光纤发出的光经透镜折射，形成平行光，并且，光束直径得到放大。扩束光纤连接器的另一端有另一个透镜，将放大的平行光束耦合进入另一端的光纤，完成光路的连接。J599E8系列扩束光纤连接器具有以下优点：扩束光纤连接器中的光纤经扩束，扩大了通光直径，比普通光纤连接器具有更好的防尘效果;光纤光学端面非直接接触，避免了光纤光学端面的磨损，具有更可靠的连接及更长的使用寿命。

图5 J599E8系列扩束光纤连接器图示

3 航空圆形光纤连接器存在的问题

目前，我国航空光纤连接器主要使用J599系列圆形光纤连接器。虽然我国在J599系列电连接器的基础上，形成了多种系列性能优良的光纤连接器产品，满足各种应用需求，但是与国外J599系列光纤连接器相比，仍然存在着一些差距。比如，我国标准制定方面就明显落后于美军标。

我国J599系列电连接器国军标制定较为全面，规范了电连接器的研制生产，而在光纤连接器方面，一方面主要依据GJB 599电连接器标准规定外壳要求，另一方面光纤接触件及排列等主要还是依据美军标进行研制开发。例如：标准J599Ⅲ系列光纤连接器和801系列光纤连接器各厂家研制生产就缺乏有效的国家军用标准来规范，为互连互通带来隐患;各厂家更是自行开发、拓展J599系列光纤连接器产品，造成光纤连接器接口众多，缺乏标准化、系列化，也为用户选型及互连互通带来了困难。

4 结束语

随着光纤通信技术的发展，航空用光纤连接器已经拓展应用到地面、舰载、电子、雷达等各种光通信系统中。并且，与符合空间环境使用要求的耐辐照光缆结合制成的圆形各系列耐辐照光纤连接器组件已逐步应用于航天领域，满足了我国航天事业发展及光纤通信在空间站应用的需求。

我国航空用圆形光纤连接器尤其是在J599系列光纤连接器的研制及生产上取得了一系列的成果，满足了高性能军、民用光纤通信需求。未来，高回波损耗光纤连接器、高密度光纤连接器、高可靠光纤连接器等仍是重要的发展方向。为了保持光纤连接器健康有序的发展，仍需进一步深入研究，在借鉴国外先进技术的同时，看清自身的差距，无论是在标准制定方面还是在产品研发应用方面，都要积极寻求更好的解决方案。相信，航空光纤连接器一定会得到更大的发展和更广泛的应用。

参考文献：

[1] 国际空间站宇航光纤通信器件发展综述[J]. 光通信技术，2024，48(1)：51-59.

[2] 军用光纤连接器发展研讨.机电元件，2018-04.

[3]Gerd Keiser .光纤通信第五版.北京：电子工业出版社，2016.