如何降低光纖熔接接頭損耗

光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。傳輸原理是‘光的全反射’。前香港中文大學(xué)校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。

光纖傳輸具有傳輸頻帶寬、通信容量大、損耗低、不受電磁干擾、光纜直徑小、重量輕、原材料來源豐富等優(yōu)點(diǎn)，因而正成為新的傳輸媒介。光在光纖中傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗，這種損耗主要是由光纖自身的傳輸損耗和光纖接頭處的熔接損耗組成。光纜一經(jīng)定購，其光纖自身的傳輸損耗也基本確定，而光纖接頭處的熔接損耗則與光纖的本身及現(xiàn)場施工有關(guān)。努力降低光纖接頭處的熔接損耗，則可增大光纖中繼放大傳輸距離和提高光纖鏈路的衰減裕量。

一、影響光纖熔接損耗的主要因素

影響光纖熔接損耗的因素較多，大體可分為光纖本征因素和非本征因素兩類。

1．光纖本征因素是指光纖自身因素，主要有四點(diǎn)。

（1）光纖模場直徑不一致；

（2）兩根光纖芯徑失配；

（3）纖芯截面不圓；

（4）纖芯與包層同心度不佳。

其中光纖模場直徑不一致影響最大，按CCITT（國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)）建議，單模光纖的容限標(biāo)準(zhǔn)如下：

模場直徑：（9~10μm）±10％，即容限約±1μm；

包層直徑：125±3μm；

模場同心度誤差≤6％，包層不圓度≤2％。

2．影響光纖接續(xù)損耗的非本征因素即接續(xù)技術(shù)。

（1）軸心錯(cuò)位：單模光纖纖芯很細(xì)，兩根對接光纖軸心錯(cuò)位會(huì)影響接續(xù)損耗。當(dāng)錯(cuò)位1.2μm時(shí)，接續(xù)損耗達(dá)0.5dB。

（2）軸心傾斜：當(dāng)光纖斷面傾斜1°時(shí)，約產(chǎn)生0.6dB的接續(xù)損耗，如果要求接續(xù)損耗≤0.1dB，則單模光纖的傾角應(yīng)為≤0.3°。

（3）端面分離：活動(dòng)連接器的連接不好，很容易產(chǎn)生端面分離，造成連接損耗較大。當(dāng)熔接機(jī)放電電壓較低時(shí)，也容易產(chǎn)生端面分離，此情況一般在有拉力測試功能的熔接機(jī)中可以發(fā)現(xiàn)。

（4）端面質(zhì)量：光纖端面的平整度差時(shí)也會(huì)產(chǎn)生損耗，甚至氣泡。

（5）接續(xù)點(diǎn)附近光纖物理變形：光纜在架設(shè)過程中的拉伸變形，接續(xù)盒中夾固光纜壓力太大等，都會(huì)對接續(xù)損耗有影響，甚至熔接幾次都不能改善。

3．其他因素的影響。

接續(xù)人員操作水平、操作步驟、盤纖工藝水平、熔接機(jī)中電極清潔程度、熔接參數(shù)設(shè)置、工作環(huán)境清潔程度等均會(huì)影響到熔接損耗的值。

二、降低光纖熔接損耗的措施

1．一條線路上盡量采用同一批次的優(yōu)質(zhì)名牌裸纖

對于同一批次的光纖，其模場直徑基本相同，光纖在某點(diǎn)斷開后，兩端間的模場直徑可視為一致，因而在此斷開點(diǎn)熔接可使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到最低程度。所以要求光纜生產(chǎn)廠家用同一批次的裸纖，按要求的光纜長度連續(xù)生產(chǎn)，在每盤上順序編號并分清A、B端，不得跳號。敷設(shè)光纜時(shí)須按編號沿確定的路由順序布放，并保證前盤光纜的B端要和后一盤光纜的A端相連，從而保證接續(xù)時(shí)能在斷開點(diǎn)熔接，并使熔接損耗值達(dá)到最小。

2．光纜架設(shè)按要求進(jìn)行

在光纜敷設(shè)施工中，嚴(yán)禁光纜打小圈及折、扭曲，3km的光纜必須80人以上施工，4km必須100人以上施工，并配備6～8部對講機(jī)；另外“前走后跟，光纜上肩”的放纜方法，能夠有效地防止打背扣的發(fā)生。牽引力不超過光纜允許的80％，瞬間最大牽引力不超過100％，牽引力應(yīng)加在光纜的加強(qiáng)件上。敷放光纜應(yīng)嚴(yán)格按光纜施工要求，從而最低限度地降低光纜施工中光纖受損傷的幾率，避免光纖芯受損傷導(dǎo)致的熔接損耗增大。

3．挑選經(jīng)驗(yàn)豐富訓(xùn)練有素的光纖接續(xù)人員進(jìn)行接續(xù)

現(xiàn)在熔接大多是熔接機(jī)自動(dòng)熔接，但接續(xù)人員的水平直接影響接續(xù)損耗的大小。接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照光纖熔接工藝流程圖進(jìn)行接續(xù)，并且熔接過程中應(yīng)一邊熔接一邊用OTDR測試熔接點(diǎn)的接續(xù)損耗。不符合要求的應(yīng)重新熔接，對熔接損耗值較大的點(diǎn)，反復(fù)熔接次數(shù)以3～4次為宜，多根光纖熔接損耗都較大時(shí)，可剪除一段光纜重新開纜熔接。

4．接續(xù)光纜應(yīng)在整潔的環(huán)境中進(jìn)行

嚴(yán)禁在多塵及潮濕的環(huán)境中露天操作，光纜接續(xù)部位及工具、材料應(yīng)保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準(zhǔn)備切割的光纖必須清潔，不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露時(shí)間過長尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。

5．選用精度高的光纖端面切割器來制備光纖端面

光纖端面的好壞直接影響到熔接損耗大小，切割的光纖應(yīng)為平整的鏡面，無毛刺，無缺損。光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于1度，高精度的光纖端面切割器不但提高光纖切割的成功率，也可以提高光纖端面的質(zhì)量。這對OTDR測試不著的熔接點(diǎn)（即OTDR測試盲點(diǎn)）和光纖維護(hù)及搶修尤為重要。

6．熔接機(jī)的正確使用

熔接機(jī)的功能就是把兩根光纖熔接到一起，所以正確使用熔接機(jī)也是降低光纖接續(xù)損耗的重要措施。根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)、預(yù)放電電流、時(shí)間及主放電電流、主放電時(shí)間等，并且在使用中和使用后及時(shí)去除熔接機(jī)中的灰塵，特別是夾具、各鏡面和ｖ型槽內(nèi)的粉塵和光纖碎末的去除。每次使用前應(yīng)使熔接機(jī)在熔接環(huán)境中放置至少十五分鐘，特別是在放置與使用環(huán)境差別較大的地方（如冬天的室內(nèi)與室外），根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣壓、溫度、濕度等環(huán)境情況，重新設(shè)置熔接機(jī)的放電電壓及放電位置，以及使ｖ型槽驅(qū)動(dòng)器復(fù)位等調(diào)整。

三、光纖接續(xù)點(diǎn)損耗的測量

光損耗是度量一個(gè)光纖接頭質(zhì)量的重要指標(biāo)，有幾種測量方法可以確定光纖接頭的光損耗，如使用光時(shí)域反射儀（OTDR）或熔接接頭的損耗評估方案等。

1．熔接接頭損耗評估

某些熔接機(jī)使用一種光纖成像和測量幾何參數(shù)的斷面排列系統(tǒng)。通過從兩個(gè)垂直方向觀察光纖，計(jì)算機(jī)處理并分析該圖像來確定包層的偏移、纖芯的畸變、光纖外徑的變化和其他關(guān)鍵參數(shù)，使用這些參數(shù)來評價(jià)接頭的損耗。依賴于接頭和它的損耗評估算法求得的接續(xù)損耗可能和真實(shí)的接續(xù)損耗有相當(dāng)大的差異。

2．使用光時(shí)域反射儀（OTDR）

光時(shí)域反射儀（OTDR：Optical Time Domain Reflectometer）又稱背向散射儀，其原理是：往光纖中傳輸光脈沖時(shí)，由于在光纖中散射的微量光，返回光源側(cè)后，可以利用時(shí)基來觀察反射的返回光程度。由于光纖的模場直徑影響它的后向散射，因此在接頭兩邊的光纖可能會(huì)產(chǎn)生不同的后向散射，從而遮蔽接頭的真實(shí)損耗。如果從兩個(gè)方向測量接頭的損耗，并求出這兩個(gè)結(jié)果的平均值，便可消除單向OTDR測量的人為因素誤差。然而，多數(shù)情況是操作人員僅從一個(gè)方向測量接頭損耗，其結(jié)果并不十分準(zhǔn)確，事實(shí)上，由于具有失配模場直徑的光纖引起的損耗可能比內(nèi)在接頭損耗自身大10倍。