什么是可視化

什么是可視化

在安裝任何光纖系統(tǒng)時(shí)，都必須考慮以低損耗的方法把光纖或光纜相互連接起來，以實(shí)現(xiàn)光纖鏈路的接續(xù)。光纖鏈路的接續(xù)，又可以分為永久性的和活動(dòng)性的兩種。永久性的接續(xù)，大多采用熔接法、粘接法或固定連接器來實(shí)現(xiàn)；活動(dòng)性的接續(xù)，一般采用活動(dòng)連接器來實(shí)現(xiàn)。

對活動(dòng)連接器簡單的介紹

光纖活動(dòng)連接器，俗稱活接頭，一般稱為光纖連接器，是用于連接兩根光纖或光纜形成連續(xù)光通路的可以重復(fù)使用的無源器件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖傳輸線路、光纖配線架和光纖測試儀器、儀表中，是目前使用數(shù)量最多的光無源器件。

光纖連接器的一般結(jié)構(gòu)

光纖連接器的主要用途是用以實(shí)現(xiàn)光纖的接續(xù)?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在光纖通信系統(tǒng)中的光纖連接器，其種類眾多，結(jié)構(gòu)各異。但細(xì)究起來，各種類型的光纖連接器的基本結(jié)構(gòu)卻是一致的，即絕大多數(shù)的光纖連接器的一般采用高精密組件（由兩個(gè)插針和一個(gè)耦合管共三個(gè)部分組成）實(shí)現(xiàn)光纖的對準(zhǔn)連接。

這種方法是將光纖穿入并固定在插針中，并將插針表面進(jìn)行拋光處理后，在耦合管中實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)。插針的外組件采用金屬或非金屬的材料制作。插針的對接端必須進(jìn)行研磨處理，另一端通常采用彎曲限制構(gòu)件來支撐光纖或光纖軟纜以釋放應(yīng)力。耦合管一般是由陶瓷、或青銅等材料制成的兩半合成的、緊固的圓筒形構(gòu)件做成，多配有金屬或塑料的法蘭盤，以便于連接器的安裝固定。為盡量精確地對準(zhǔn)光纖，對插針和耦合管的加工精度要求很高。

光纖連接器的性能

光纖連接器的性能，首先是光學(xué)性能，此外還要考慮光纖連接器的互換性、重復(fù)性、抗拉強(qiáng)度、溫度和插拔次數(shù)等。

（1）光學(xué)性能：對于光纖連接器的光性能方面的要求，主要是插入損耗和回波損耗這兩個(gè)最基本的參數(shù)。

插入損耗（InsertionLoss）即連接損耗，是指因連接器的導(dǎo)入而引起的鏈路有效光功率的損耗。插入損耗越小越好，一般要求應(yīng)不大于0.5dB。

回波損耗（ReturnLoss,ReflectionLoss）是指連接器對鏈路光功率反射的抑制能力，其典型值應(yīng)不小于25dB。實(shí)際應(yīng)用的連接器，插針表面經(jīng)過了專門的拋光處理，可以使回波損耗更大，一般不低于45dB。

（2）互換性、重復(fù)性

光纖連接器是通用的無源器件，對于同一類型的光纖連接器，一般都可以任意組合使用、并可以重復(fù)多次使用，由此而導(dǎo)入的附加損耗一般都在小于0.2dB的范圍內(nèi)。

（3）抗拉強(qiáng)度

對于做好的光纖連接器，一般要求其抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于90N。

（4）溫度

一般要求，光纖連接器必須在-40oC~+70oC的溫度下能夠正常使用。

（5）插拔次數(shù)

目前使用的光纖連接器一般都可以插拔l000次以上。

部分常見光纖連接器

按照不同的分類方法，光纖連接器可以分為不同的種類，按傳輸媒介的不同可分為單模光纖連接器和多模光纖連接器；按結(jié)構(gòu)的不同可分為FC、SC、ST、D4、DIN、Biconic、MU、LC、MT等各種型式；按連接器的插針端面可分為FC、PC（UPC）和APC；按光纖芯數(shù)分還有單芯、多芯之分。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，我們一般按照光纖連接器

結(jié)構(gòu)的不同來加以區(qū)分。以下簡單的介紹一些目前比較常見的光纖連接器：

(1)FC型光纖連接器

這種連接器最早是由日本NTT研制。FC是FerruleConnector的縮寫，表明其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。最早，F(xiàn)C類型的連接器，采用的陶瓷插針的對接端面是平面接觸方式(FC)。此類連接器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制作容易，但光纖端面對微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射，提高回波損耗性能較為困難。后來，對該類型連接器做了改進(jìn)，采用對接端面呈球面的插針(PC)，而外部結(jié)構(gòu)沒有改變，使得插入損耗和回波損耗性能有了較大幅度的提高。

(2)SC型光纖連接器

這是一種由日本NTT公司開發(fā)的光纖連接器。其外殼呈矩形，所采用的插針與耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型完全相同，其中插針的端面多采用PC或APC型研磨方式；緊固方式是采用插拔銷閂式，不需旋轉(zhuǎn)。此類連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動(dòng)小，抗壓強(qiáng)度較高，安裝密度高。

(3)雙錐型連接器（BiconicConnector）

這類光纖連接器中最有代表性的產(chǎn)品由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)研制，它由兩個(gè)經(jīng)精密模壓成形的端頭呈截頭圓錐形的圓筒插頭和一個(gè)內(nèi)部裝有雙錐形塑料套筒的耦合組件組成。

(4)DIN47256型光纖連接器

這是一種由德國開發(fā)的連接器。這種連接器采用的插針和耦合套筒的結(jié)構(gòu)尺寸與FC型相同，端面處理采用PC研磨方式。與FC型連接器相比，其結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)中有控制壓力的彈簧，可以避免因插接壓力過大而損傷端面。另外，這種連接器的機(jī)械精度較高，因而介入損耗值較小。

(5)MT-RJ型連接器

MT-RJ起步于NTT開發(fā)的MT連接器，帶有與RJ-45型LAN電連接器相同的閂鎖機(jī)構(gòu)，通過安裝于小型套管兩側(cè)的導(dǎo)向銷對準(zhǔn)光纖，為便于與光收發(fā)信機(jī)相連，連接器端面光纖為雙芯（間隔0.75mm）排列設(shè)計(jì)，是主要用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱淮呙芏裙膺B接器。

(6)LC型連接器

LC型連接器是著名Bell研究所研究開發(fā)出來的，采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機(jī)理制成。其所采用的插針和套筒的尺寸是普通SC、FC等所用尺寸的一半，為1.25mm。

這樣可以提高光配線架中光纖連接器的密度。目前，在單模SFF方面，LC類型的連接器實(shí)際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長迅速。

(7)MU型連接器

MU(MiniatureunitCoupling)連接器是以目前使用最多的SC型連接器為基礎(chǔ)，由NTT研制開發(fā)出來的世界上最小的單芯光纖連接器，該連接器采用1.25mm直徑的套管和自保持機(jī)構(gòu)，其優(yōu)勢在于能實(shí)現(xiàn)高密度安裝。利用MU的l.25mm直徑的套管，NTT已經(jīng)開發(fā)了MU連接器的系列。它們有用于光纜連接的插座型光連接器（MU－A系列），具有自保持機(jī)構(gòu)的底板連接器（MU－B系列）以及用于連接LD／PD模塊與插頭的簡化插座（MU-SR系列）等。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)向更大帶寬更大容量方向的迅速發(fā)展和DWDM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對MU型連接器的需求也將迅速增長。

結(jié)束語
隨著光纖通信技術(shù)不斷的發(fā)展，特別是高速局域網(wǎng)和光接入網(wǎng)的發(fā)展，光纖連接器在光纖系統(tǒng)中的應(yīng)用將更為廣泛。同時(shí)，也對光纖連接器提出了更多的、更高的要求，其主要的發(fā)展方向就是：外觀小型化、成本低廉化，而對性能的要求卻越來越高。在未來的一段時(shí)間內(nèi)，各種新研制的光纖連接器將與傳統(tǒng)的FC、SC等連接器一起，形成“各顯所長，各有所用”的格局。

近年來，視覺思維在科學(xué)研究和日常生活中所發(fā)揮的作用日益明顯，可視化（或稱科學(xué)可視化）越來越受到重視。研究表明，人通過視覺所獲得的信息占獲取信息總數(shù)的60%以上。國際制圖協(xié)會(huì)（ICA）與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)會(huì)在1996年進(jìn)行合作，主要探索計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的技術(shù)如何更有效地應(yīng)用于地圖學(xué)方面，以促進(jìn)科學(xué)計(jì)算可視化與地圖可視化的連接和交流。在計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，地圖可視化（以下簡稱可視化）已經(jīng)成為現(xiàn)代地圖學(xué)的核心內(nèi)容之一。

科學(xué)計(jì)算可視化（VisualizationInScientificComputing）是20世紀(jì)80年代后期提出并發(fā)展起來的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。1987年2月，美國國家科學(xué)基金會(huì)在華盛頓召開有關(guān)科學(xué)計(jì)算可視化的首次會(huì)議，會(huì)議認(rèn)為“將圖形和圖像技術(shù)應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算是一個(gè)全新的領(lǐng)域”，并指出“科學(xué)家不僅需要分析由計(jì)算機(jī)得出的計(jì)算數(shù)據(jù)，而且需要了解在計(jì)算過程中數(shù)據(jù)的變化，而這些都需要借助于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及圖像處理技術(shù)”。會(huì)議將這一涉及多個(gè)學(xué)科的領(lǐng)域定名為VisualizationInScientificComputing，簡稱ScientificVisualization。

按照美國計(jì)算機(jī)成像專業(yè)委員會(huì)（CIP）給出的定義，科學(xué)計(jì)算可視化是“一種計(jì)算方法，它將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像，使研究者可以觀察到他們的計(jì)算。這種方法使不可見的轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷模o人們深刻的洞察力，豐富了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，在許多領(lǐng)域使科學(xué)家的研究方式發(fā)生根本變化”。1987年，美國國家科學(xué)基金會(huì)提出的關(guān)于優(yōu)先支持科學(xué)計(jì)算可視化（VISC）的報(bào)告中，可視化被稱為“是一種將抽象符號轉(zhuǎn)化為幾何圖形的計(jì)算方法，以便研究者能夠觀察其模擬和計(jì)算的過程和結(jié)果，包括圖像的理解和綜合。也就是說，可視化是一個(gè)工具，用來解釋輸入計(jì)算機(jī)中的圖像數(shù)據(jù)和根據(jù)復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)生成圖像。主要研究人和計(jì)算機(jī)怎樣協(xié)調(diào)一致地接受、使用和交流視覺信息”。直觀地說，科學(xué)計(jì)算可視化是研究如何把科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視的、能幫助科學(xué)家理解的信息的計(jì)算方法。簡而言之，科學(xué)計(jì)算可視化是把計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像處理技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算科學(xué)的學(xué)科。

科學(xué)計(jì)算可視化的形成是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的
結(jié)果。現(xiàn)代社會(huì)是信息社會(huì)，當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，我們正置身于一個(gè)信息的海洋。但我們的信息處理與分析能力、手段顯得十分不足。對于科學(xué)工作者來說，這種尷尬的處境更為突出。20世紀(jì)80年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的普及，科學(xué)數(shù)據(jù)的大量產(chǎn)生與缺乏有效地解釋這些數(shù)據(jù)手段之間的矛盾日益尖銳。大量的計(jì)算和觀測數(shù)據(jù)源源不斷地產(chǎn)生，由于無法及時(shí)處理，只能將海量數(shù)據(jù)存儲起來，造成了較大的浪費(fèi)。另一方面，科學(xué)家應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不僅需要對最終結(jié)果進(jìn)行分析，而且希望能對計(jì)算的中間結(jié)果進(jìn)行解釋。

科學(xué)計(jì)算可視化將圖形生成技術(shù)、圖像處理技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合在一起，主要功能是從復(fù)雜的多維數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖形，也可以分析和理解輸入計(jì)算機(jī)中的圖像數(shù)據(jù)。它涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺及人機(jī)交互技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。