光纤连接

光纤连接技术

【摘要】：在通信技术中,特别在传输技术中,光纤正在不断地向前发展。这种新的传输介质也需要新的连接技术,因为普通的连接技术,如钎焊等技术,在光纤中不能使用。本文详述用光纤熔接仪熔接光纤时可能出现的一些问题,以及实际的熔接过程。光纤连接技术直到不久前仍是光通信技术中的一个问题。技术正在飞速地向前发展,现在对光纤的连接已有许多方法和仪器。现代通信的发展趋势是FTTH,即光纤到户，光纤网络将逐步取代铜网，所以光纤熔接现在和未来的前景都相当可观

【关键词】： 光纤端面 连接技术 光纤熔接 光通信技术 固定装置 仪器 传输技术

光通信技术: 光纤传输具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、光缆直径小、重量轻、原材料来源丰富等优点，因而正成为新的传输媒介。光在光纤中传输时会产生损耗，这种损耗主要是由光纤自身的传输损耗和光纤接头处的熔接损耗组成。光缆一经定购，其光纤自身的传输损耗也基本确定，而光纤接头处的熔接损耗则与光纤的本身及现场施工有关。努力降低光纤接头处的熔接损耗，则可增大光纤中继放大传输距离和提高光纤链路的衰减裕量。

光时域反射仪（OTDR）

光时域反射仪（OTDR：Optical Time Domain Reflectometer）又称背向散射仪，其原理是：往光纤中传输光脉冲时，由于在光纤中散射的微量光，返回光源侧后，可以利用时基来观察反射的返回光程度。由于光纤的模场直径影响它的后向散射，因此在接头两边的光纤可能会产生不同的后向散射，从而遮蔽接头的真实损耗。如果从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，便可消除单向OTDR测量的人为因素误差。然而，

多数情况是操作人员仅从一个方向测量接头损耗，其结果并不十分准确，事实上，由于具有失配模场直径的光纤引起的损耗可能比内在接头损耗自身大10倍

光纤连接技术是光纤应用领域最基本的一项专门技术，对于工程施工系统来说尤其重要。光纤熔接是目前较多采用的一种连接方式，相对而言，熔接是成功率和连接质量较高的方式，但是同时也应该注意到的是，熔接后的接头是比较容易受损或发生故障的主要因素之一，由于在使用和维护过程中，对设备的维护操作是必须的，因此它的安全性是我们必须考虑的问题。在通常的情况下，熔接可以得到较小的连接损耗，一般在0.2dB以下，但是回波损耗是不容易控制的，同时在光纤熔接过程中，影响熔接质量的外界因素很多，如环境条件(包括温度、风力、灰尘等)、操作的熟练程度(包括光纤端面的制备、电极棒的老化程度)、光纤的匹配性(包括光纤、尾纤类型匹配、光纤厂商匹配)等，如果采用目前国内还使用不多的MTP等多芯带状光纤连接器，带状光纤熔接机则更无法避免熔接过程中出现的个别光纤损耗过大的现实;而且，经验告诉我们，熔接的真实损耗值必须通过测试才能得出，在光纤芯数较多的情况下，很容易损伤已经完成的，在测试阶段，如果测试结果不理想或不达标，要重新将其挑选出再进行返工;在网络已经使用后，如果发生网络机柜或终端需要移动位置时，必须中断光纤链路，在新的位置上重新熔接等等;所有以上种种可能的出现，都让我们在熔接时付出很多的劳动和加倍小心光纤的安全。

熔接机的正确使用：熔接机的功能就是把两根光纤熔接到一起，所以正确使用熔接机也是降低光纤接续损耗的重要措施。根据光纤类型正确合理地设置熔接参数、预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等，并且在使用中和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤碎末的去除。每次使用前应使熔接机在熔接环境中放置至少十五分钟，特别是在放置与使用环境差别较大的地方（如冬天的室内与室外），根据当时的气压、温度、湿度等环境情况，重新设置熔接机的放电电压及放电位置，以及使ｖ型槽驱动器复位等调整。

影响光纤熔接损耗的主要因素

影响光纤熔接损耗的因素较多，大体可分为光纤本征因素和非本征因素两类。

1．光纤本征因素是指光纤自身因素，主要有四点。 （1）光纤模场直径不一致；（2）两根光纤芯径失配；（3）纤芯截面不圆；（4）纤芯与包层同心度不佳。其中光纤模场直径不一致影响最大，按CCITT(国际电报电话咨询委员会)建议，单模光纤的容限标准如下： 模场直径：（9~10μm）±10％，即容限约±1μm；包层直径：125±3μm；模场同心度误差≤6％，包层不圆度≤2％。

2．影响光纤接续损耗的非本征因素即接续技术。（1）轴心错位：单模光纤纤芯很细，两根对接光纤轴心错位会影响接续损耗。当错位达到1.2μm时，接续损耗达0.5dB，提高连接定位精度，可以有效的控制轴心错位影响（2）轴心倾斜：当光纤断面倾斜1°时，约产生0.6dB的接续损耗，如果要求接续损耗≤0.1dB，则单模光纤的倾角应为≤0.3°。选用高质量的光线切割刀，可以改善轴向倾斜引起的损耗。（3）端面分离：活动连接器的连接不好，很容易产生端面分离，造成连接损耗较大。当熔接机放电电压较低时，也容易产生端面分离，此情况一般在有拉力测试功能的熔接机中可以发现（4）端面质量：光纤端面的平整度差时也会产生损耗，甚至气泡。（5）接续点附近光纤物理变形：光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大等，都会对接续损耗有影响，甚至熔接几次都不能改善。

3．其他因素的影响。

接续人员操作水平、操作步骤、盘纤工艺水平、熔接机中电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等均会影响到熔接损耗的值。

二、降低光纤熔接损耗的措施

1．一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤

对于同一批次的光纤，其模场直径基本相同，光纤在某点断开后，两端间的模场直径可视为一致，因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤，按要求的光缆长度连续生产，在每盘上顺序编号并分清A、B端，不得跳号。敷设光缆时须按编号沿确定的路由顺序布放，并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连，从而保证接续时能在断开点熔接，并使熔接损耗值达到最小。

2．光缆架设按要求进行

在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及折、扭曲，3km的光缆必须80人以上施工，4km必须100人以上施工，并配备6～8部对讲机；另外“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，能够有效地防止打背扣的发生。牵引力不超过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应加在光缆的加强件上。敷放光缆应严格按光缆施工要求，从而最低限度地降低光缆施工中光纤受损伤的几率，避免光纤芯受损伤导致的熔接损耗增大。

3．挑选经验丰富训练有素的光纤接续人员进行接续

现在熔接大多是熔接机自动熔接，但接续人员的水平直接影响接续损耗的大小。接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程图进行接续，并且熔接过程中应一边熔接一边用OTDR测试熔接点的接续损耗。不符合要求的应重新熔接，对熔接损耗值较大的点，反复熔接次数以3～4次为宜，多根光纤熔接损耗都较大时，可剪除一段光缆重新开缆熔接。

4．接续光缆应在整洁的环境中进行

严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。

5．选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面

光纤端面的好坏直接影响到熔接损耗大小，切割的光纤应为平整的镜面，无毛刺，无缺损。光纤端面的轴线倾角应小于1度，高精度的光纤端面切割器不但提高光纤切割的成功率，也可以提高光纤端面的质量。这对OTDR测试不着的熔接点（即OTDR测试盲点）和光纤维护及抢修尤为重要。

结 语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到重要作用。在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下，我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品，取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为O-TIME(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础，为我国的信息基础设施建设做出贡献。光纤溶接中色谱排列：按色谱 蓝；橘；绿；棕；灰；白；红；黑；黄；紫；粉；本；

光纤接头馆接损耗的概念【所谓CATV是指使用一条同轴电缆(CoaxialCable)就可以做到双向多频道通信的有线电视(CableTelevision，以下简称CATV)。】

光纤熔接是用全自动的专用设备——熔接器（Fusion Splitter）将两段光缆中需要连接的光纤分别——连接起来，熔接时采用短暂电弧烧熔两根光纤端面使之连成一体，这种连接方法接头体积小、机械强度高、光纤接续后性能稳定，因而应用广泛。光纤接续后光线传输到接头处会产生一定的损耗量称之为熔接损耗或接续损耗。由于光纤接续质量影响光纤线路传输损耗的客限、光纤线路无中继放大传输距离等参数，因此要求光纤接头处的熔损耗尽可能小，以确保光纤CATV信号的传输质量。 目前，多数熔接法可以做到使熔接损耗子均小于0.1dB，甚至可以达到小于0.05 dB的水平，对具体的光纤CATV工程而言，可根据具体情况如光纤线路中继段长度、光设备发射功率与接收灵敏度及系统格量等确定每个光纤接头处允许的熔接损耗值，将其作为熔接损耗指标在有关技术文件中加以明确规定。光纤CATV传输线路上每个中继段的线路传输损耗也应有明确规定，因为光纤接头全部熔接完毕后衡量光纤线路传输质量的指标是光纤线路的传输损耗，目前要求这项指标在0.25dB/km以下（含熔接损耗）。由于光纤CATV的传输网络的发展方向是宽带数据业务网，因而对光纤接头的熔接损耗及光纤线路的传输损耗应有较高要求，特别是一些光纤CATV干线网，如全长1800km多连接全省13个省辖市呈双环型结构以传输广播电视节目为主要业务的江苏广播电视光缆传输省干线网，要求在1550nm窗口的光纤线路传输损耗不得超过0.23dB／km，光纤接头的熔接损耗值目前最大不得超过0.06dB。

2光纤接头熔接损耗的测量

测量光纤接头熔接损耗需用光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer，OTDR），这种仪器采用后向散射法来测量光纤接头处的熔接损耗值。熔接机上虽也显示熔接损耗值，但因其是采用光纤芯轴直视法进行局部监视测得的，仅在非常理想的状态下才反映实际的熔接损耗，故一般仅供参考用。由于光纤的折射率、芯径、模场直径及瑞利散射系数的不同，所以从光纤接头两端分别测量熔接损耗得到的两个方向的熔接损耗测量值是不同的且相差较大，故GB／T15972－1995《光纤技术规范》附录A《光纤后向散射功

率曲线分析》规定，熔接损耗的测量应分别从光纤接头的两端进行测量，亦即双向测量，取两个方向测量值代数和的平均值作为该接头处熔接损耗值；由于被接续的两根光纤散射性能的差异，OTDR测得光纤接头的熔接损耗值可能为正值也可能为负值，对熔接损耗为负值的光纤接头可认为熔接合格，一般不重新熔接；熔接时每个接头的熔接损耗的OTDR测量值一般应小于熔接损耗所要求的指标值的1／2－2／3，如指标要求小于0.1dB，则单向测量值一般应小于0.05－0.06dB。 测量熔接损耗的方法一般有远端监测法，即置于机房内的OTDR通过带连接器的尾纤与被测光缆相连，光纤接续点不断向前移动，而OTDR始终在机房内对接续点进行质量监视和熔接损耗测量，其优点是测量偏差小，缺点是只能单向测量，适用于模场直径一致性较好的光纤。近端监测法即OTDR始终在接续点前边距接续处一个光缆盘长，缺点是OTDR需不断向前移动，影响仪器的使用，优点是OTDR的测量范围不要求太大。

上述两种方法测得的熔接损耗值均是单向测量值，在光纤接头全部熔接完毕后再从光纤线路的另一端依次测量各个光纤接头的熔接损耗值，然后将每个接头的两个方向的测量值相加取平均值作为该接头的熔接损耗。远端环回双向监测法即是将光线内的光纤临时作环接构成回路，从而可对光纤接头进行双向测量，避免了单向测量不能及时获得熔接损耗值的点，这种测量方法要求OTDR的仪器测量距离范围要大，但因测量方法过于复杂因而只适用于12芯以下的光缆。对光纤CATV工程而言一般可采用远端监测法，前提是接续处两根光纤的模场直径必须一致。下面以江苏广播电视光缆传输省干线网所用的8芯层绞式永鼎光缆为例简介远端环回双向监测法。光缆内有红绿白白4根PBT束管，每根束管内有蓝、白纤各一根，每盘光缆的盘长均为2km， OTDR置于机房内测量，在第一和第二接线包处各有一组熔接施工人员并分别称为第1组和第2组，先由第2组在第二接线包处将第二盘缆红管中的蓝纤和白纤临时熔接起来，然后第1组将第一、二盘缆红管中的蓝纤和白纤分别熔接起来，此时机房内的OTDR与第一盘缆的白纤相接时在2 km处测得第1接线包中红管内白纤的接头从A端到B端方向的熔接损耗值a11，在6km处测得蓝纤的

接头B到A向的熔接损耗值612，OTDR与蓝纤相连在2km处测得蓝纤的接头从A到B方向的熔接损耗值a12，在6km处测得白纤的接头从B到A方向的熔接损耗值b11，则白纤的接头的熔接损耗值为 S白＝（a11＋b11）／2，蓝纤的接头熔接损耗值S蓝＝（a12＋b12）/2，符合要求则按上述方法熔接绿管中的蓝白两根光纤直到4根束管中的纤全部熔接完毕，封好接线包后第1组移到第3接线包处进行临时熔接，熔接方法与第2组在第二接线包处的熔接方法相同，第2组则正式熔接第2接线包中的光纤，熔接完毕后移到第4接线包处临时熔接，第2组再正式熔接第3接线包，依此类推，直到光纤接头全部熔接完毕，这种方法避免了光纤接续错乱，及时按双向测量要求测出光纤接头熔接损耗并判断损耗值是否超标，避免了单向测量不能及时测得熔接损耗而导致日后返工耗值超标的接头。3影响光纤接头熔接损耗的主要因素

光纤熔接损耗的影响因素可分为本征因素和非本征因素。本征因素是指光纤自身的一些因素，诸如两根光纤的模场直径不一致，光纤芯径失配，纤芯截面不圆，纤芯与包层同心度不佳等，其中模场直径不一致对光纤接头熔接损耗的影响较大，国际电报电话咨询委员会（CCITT）的G652标准规定1310nm窗口的模场直径标称值在9－10pm内，偏差不得超过标称值的10％，在此容差范围内一根模场直径为11pm的光纤与另一根模场直径为9pm的光纤在非常良好的接续条件下熔接后，接头处熔接损耗的理论计算值可达到0.17dB，在实际接续中则更高。非本征因素则是指各种人为因素及仪器设备等因素对熔接损耗的影响，如：熔接时光纤未对准，使两根光纤纤芯的轴线径向偏移达2Pm时熔接损耗的理论值可达到0.74dB；两根光纤轴向倾斜在倾斜角达1度时熔接损耗的理论值可达到O.46 dB；光纤端面切割倾斜角之和达1度时光纤熔接的理论值达0.21dB；接续者的操作水平也影响熔接损耗，有资料介绍同样的仪器设备由不同的人操作，10个熔接点的总损耗差值最高可达0.32dB；此外，接线包中光纤的盘绕、预留光缆的盘绕、熔接机的熔接参数设置和放电电极的清洁状况，以及接续工作环境是否洁净等对光纤熔接损耗均有不同程度的影响。