減小光纖接頭損耗的分析

1、減小光纖接頭損耗的分析摘要：光纖線路是光通信系統(tǒng)中的重要設備，也是最 基礎的網(wǎng)絡。本文介紹了光纖線路在光通信系統(tǒng)中的作用， 詳細闡述了導致光纖線路接頭處的傳輸信號損耗的原因。結 合工作實際經(jīng)驗，總結了光纜通信線路的傳輸衰耗存在是由 于光纖的固有損耗和施工時接續(xù)損耗造成的具體原因。分析 施工操作對光纜通信線路產生的傳輸衰耗影響的關系，重點 介紹了光纖在熔接過程中造成損耗的原因，為了提高光信號 在光纖中傳輸?shù)馁|量，提出了光纖在選材、規(guī)格型號、相關 指標、施工規(guī)范、接續(xù)人員操作水平、光纖端面制作、熔接 機的性能和正確使用等方面詳細說明了在減小光纖傳輸衰 耗方面可以采取的解決方法。關鍵詞：光纖；損耗；

2、衰減；色散；熔接Abstract: Optical fiber line is an important device in optical communication system, and also the basic network. This paper introduces the role of optical fiber line in optical communication system, and detailedly expounds the causes of signal transmission loss in joint of optical fiber line

3、. Combining with practical work experience, the author finds out thatthe signal transmission attenuation of optical cable communication lines is2、合理放置光纖，將光纖放置到熔接機的V型槽中時, 動作要輕巧。這是因為對纖芯直徑為10 nm的單模光纖而言, 假設要熔接損耗小于O.ldB,那么光纖軸線的徑向偏移要小于 0.8nmo3、根據(jù)光纖類型正確合理地設置熔接參數(shù)（預放電電 流、時間及主放電電流、主放電時間等）。4、在使用中和使用后應及時去除熔接機中的

4、灰塵（特 別是夾具、各鏡面和v型槽內的粉塵和光纖碎末）。5、熔接機電極的使用壽命一般約2000次，使用時間較 長后電極會被氧化，導致放電電流偏大而使熔接損耗值增 加。此時可拆下電極，用蘸酒精的醫(yī)用脫脂棉輕輕擦拭后再 裝到熔接機上，并放電清洗一次。假設屢次清洗后放電電流仍 偏大，那么須重新更換電極。6、盡量選用優(yōu)質合格的活動連接器，保證連接器性能 指標符合相關規(guī)定活動接頭的插入損耗應控制在0.3 dB/個 以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2 dB/個7、活動接頭應接插良好、耦合緊密，防止漏光現(xiàn)象8、保證活動連接器清潔9、選用優(yōu)質的熱縮管，能夠良好的保護纖芯接續(xù)接頭 10、調整光纖接續(xù)的配纖在

5、兩條光纜的端點進行接續(xù)時，纖芯折射率有偏差的兩 根光纖接續(xù)到一起，在接續(xù)部位就由于光纖數(shù)值孔徑NA的 不同，使得光傳輸損耗增加，這就是纖芯折射率的相對偏差產 生的接續(xù)損耗。為了使的相鄰的光纖的數(shù)值孔徑系數(shù)盡量接 近，可采用將光纖配纖的方法解決這個問題。配纖的方法有兩種：一種是纖芯直接配纖，即根據(jù)單盤測試數(shù)據(jù)直接將折 射率近似的光纖配對熔接，這種方法適用纖芯數(shù)量較少的光 纜。另一種是同色配纖，即對同一色標的光纖根據(jù)單盤測試 數(shù)據(jù)直接將折射率近似的光纖配對熔接，這種方法適用于纖 芯數(shù)量較多的光纜。采用配纖后熔接的方法可使相鄰端的光纖衰減值相差 較小，使得光纖的接點衰減較小。六、結論光纖通信作為現(xiàn)代

6、通信的主要支柱之一，在現(xiàn)代電信網(wǎng) 中起著重要的作用。光波在光纖中傳輸，在接頭處會產生衰 減和色散等傳輸損耗。光纖的傳輸損耗直接關系到光纖通信 系統(tǒng)傳輸距離的長度，必須使用低損耗和低色散的單模光 纖，在光纖接頭處接續(xù)工藝水平的高低決定著系統(tǒng)的傳輸質 量和系統(tǒng)的可靠性。良好的光纖接頭熔接，必要的連接損耗 的現(xiàn)場監(jiān)測會降低光纖的連接損耗，減少光纜纖芯接頭處光 纖斷裂或大臺階導致的故障，提高傳輸性能要求，使光纖通 信系統(tǒng)的傳輸質量到達長期穩(wěn)定可靠。參考文獻1、傅海洋、楊龍祥、李文龍：現(xiàn)代電信傳輸人民郵電出版社2003年8月1日1289頁2、胡先志、鄒林森、劉有信等：光纜及工程應用人 民郵電出版社200

7、3年8月1291頁3、張引發(fā)、王宏科、鄧大鵬等：光纜線路工程設計、 施工與維護電子工業(yè)出版社2007年8月1日1351頁4、Bobchomycz主編光纜現(xiàn)場安裝指南人民郵電出 版社2006年3月29日1 220頁5、胡先志、張澤恒主編光纖光纜工程測試人民郵電 出版社2001年06月01日1222頁due to the inherent loss of optical fiber line and construction joint loss., analyzes the relationship of the construction and the construction transmi

8、ssion attenuationto optical cable communication line, focuses on the introduction of the causes of the loss in the joint. In order to improve the transmission quality of optical signals in the optical fiber, the author puts forward the solutions in the material selection, specification models, relat

9、ed indicators, construction norms, personnel joint operation level, production of fiber end, welding machine performance and proper use ofoptical fiber line to reduct the signal transmission loss.Key words: optical fiber; loss; attenuation; dispersion; welding中圖分類號：TN253文獻標識碼：A文章編號： 2095-2104 (2012)

10、引論目前，世界信息傳輸量的90%以上是通過光通信系統(tǒng)傳 輸?shù)?。光網(wǎng)絡作為整個電信網(wǎng)絡的基礎網(wǎng)絡之一，開展較快, 從最初的PDH網(wǎng)絡至I目前廣泛應用的SDH和WDM網(wǎng)絡， 在20年左右的時間里經(jīng)歷了幾個階段的飛躍開展。光纖通 信比擬于電纜或微波等電通信方式具有很多優(yōu)點，現(xiàn)代通信 系統(tǒng)中的長途通信、局間中繼通信、接入網(wǎng)通信一般采用光 纖光纜進行傳輸。隨著用戶對可視 、電視會議、網(wǎng)絡互 聯(lián)等業(yè)務的需求增大，光纖通信起到舉足輕重的作用。為了 打造全光網(wǎng)絡信息時代的開展，支撐企業(yè)開展，光纖接頭處 的傳輸損耗直接決定中繼段傳輸性能指標和傳輸帶寬。二、光通信系統(tǒng)的構成光纖是光通信系統(tǒng)傳輸?shù)幕A，光纜由光纖和

11、其他加強 器件組合構成，可以保護光纖承受一定的彎折、扭曲、拉力 和側壓力的作用，使光纖在纜中處于最平安的位置，保證光 纖傳輸性能穩(wěn)定。光纖在光纜中的構成基本有層絞式、骨架 式、束管式、帶狀式等結構。信源、信道和信宿是通信系統(tǒng)的三要素，基本的光通信 系統(tǒng)由光發(fā)射機、光纖光纜和光接收機三局部組成。根據(jù)要 傳輸?shù)臉I(yè)務種類和所采用的傳輸體制的不同，實際應用的光 通信系統(tǒng)中，還需要配置光信號處理器件，如光放大器、光 復用器和光交換器等。光通信系統(tǒng)中的復用、調制、檢測、放大等過程全部在 光波段上實現(xiàn)，可用于高速率數(shù)字信號的傳送。光通信系統(tǒng) 的基本結構，如圖1所示。普通用戶端一般使用的是電信號, 而光纖只能

12、傳輸光信號，不能傳輸電信號。因此，在整個通 信系統(tǒng)中，發(fā)送端必須把輸入的電信號通過調制器，整理為 適合光源驅動器件的電信號，并且驅動光源，對光源器件進 行直接強度調制，完成電/光轉換過程；光源輸出的光信號直 接耦合到傳輸光纖中，經(jīng)過光纖光纜傳輸后到達接收端；在 接收端，光電檢測器對輸入的光信號進行檢波，將光信號轉 換成相應的電信號，完成光/電轉換過程，再經(jīng)過放大恢復等 電處理過程，彌補線路傳輸過程中帶來的信號損耗，最終輸 出和原始輸入信號一致的電信號，從而完成整個傳輸過程。三、光通信系統(tǒng)中的信號傳輸損耗分析光通信系統(tǒng)中的信號損耗主要集中在線路上，光纖對傳 輸信號的損耗可歸納為兩大類：本身固有損

13、耗和連接損耗。（一）固有損耗是由光纖自身材料對光波的吸收及在彎 曲、扭轉處對光波的散射構成的，不能期望通過改善接續(xù)工 藝和熔接設備來減少連接損耗。光纖本身損耗的原因，大致包含：吸收損耗和散射損耗。1、吸收損耗吸收損耗是光波通過光纖材料時，一局部的光轉化成 熱能，造成在光纖中傳輸?shù)墓獾墓β实膿p失。造成吸收損耗 的主要原因是光纖材料的本征吸收和制作光纖時光纖材料 不純潔所產生的雜質吸收。本征吸收本征吸收，它是光纖的基礎材料二氧化硅（SiO2）固有的吸收，不是雜質或者材料缺陷所引起的。木征材料基本上 確定了某一種材料吸收損耗的下限。雜質吸收雜質吸收，它是由于光纖材料的不鈍凈和晶體缺陷所產 生的附加的

14、吸收損耗。主要是材料中的金屬過渡離子和生產 過程中的0H離子使光的傳輸產生損耗。目前，由于光纖材 料的改造和制作工藝的完善，這些雜質離子吸收的影響在一 般情況下已經(jīng)認為是相當?shù)男×?，幾乎可以忽略不計?、散射損耗散射是指光通過密度或折射率不均勻的透明物質時， 除了在光的傳播方向以外，在其它方向也能看到光，這種現(xiàn) 象稱為光的散射。在光纖中光的傳輸由于散射的作用而產生 散射損耗。散射損耗主要由瑞利散射和結構缺陷散射兩局部 組成。構缺陷散射結構缺陷散射，是由于在光纖制作過程中所產生的諸 如光纖中的氣泡，纖芯與包層交界面起伏等結構缺陷原因產 生的散射損耗。這種損耗與光的波長無關。2）瑞利散射瑞利散射，

15、是由于光纖材料的密度不均勻而產生的光纖 中傳輸?shù)墓獾恼凵渎拾l(fā)生隨機變化所引起的本征散射損耗。 瑞利散射損耗在光纖中傳輸?shù)墓獠úㄩL的四次方成反比，隨 著波長的增加而急劇減小。（二）接續(xù)損耗是由接續(xù)方式、接續(xù)工藝、接續(xù)環(huán)境和 接續(xù)設備的不完善引起的，可以通過人為努力來減小損耗。常見的熔接質量不好的情況。如圖2所示。1、光纖模場直徑不同引起的連接損耗如果單模光纖模場直徑偏差的離散性大，就會使光纖接 頭的連接損耗增大。2、光纖軸向錯位引起的連接損耗由于單模光纖的纖芯很細，顯然軸向錯位對連接損耗的 影響更為嚴重。但是，單模光纖的軸向錯位引起的連接損耗 是由外部原因造成的。如光纖熔接機精度不高，光纖放置在

16、 熔接機V型槽中產生錯位。因此，光纖熔接機的精度與連接 損耗有很大的關系。3、待熔接光纖的間隙不當引起的損耗如果光纖端面間隙過大，熔接后會引起熔接點凹陷變 細。如果光纖端面間隙過小，會使熔接點變形而產生連接損 耗。4、光纖端面不完整引起的損耗光纖端面不完整包括兩個方面：一是切割端面產生傾 角，二是制作光纖端面粗糙。根據(jù)經(jīng)驗，當光纖端面稍有傾 斜時，就會產生較大的連接損耗。因此當連接損耗要求小于 0.1 dB時，單模光纖的軸向傾斜角應小于0.3o要到達該要求, 需選用高質量的光纖切割刀。光纖端面是否平整、有無損傷 對連接損耗也有較大的影響。光纖端面粗糙嚴重時，熔接機 會拒絕工作。5、對兩個光纖的

17、端點進行接續(xù)時，對接續(xù)損耗產生影 響的參數(shù)有兩個。一個是相鄰光纖的纖芯直徑偏差產生的差異，另一個是 相鄰連接的兩個光纖纖芯折射率偏差所產生的差異。纖芯直徑偏差產生的接續(xù)損耗相鄰兩根光纖的纖芯直徑的偏差產生的接續(xù)損耗，即通 常所說的模場直徑不同產生的接續(xù)損耗。注:有些熔接機利用上述特性在光纖接續(xù)時，有意使纖芯 偏離使得接頭點保持一個穩(wěn)定的接頭值，這樣就使光纖的融 接點在OTDR中可以顯示出來，有利于光纖的維護與測試。纖芯折射率偏差所產生的接續(xù)損耗當相鄰的兩根光纖接續(xù)時，這兩根光纖的單位衰減數(shù)值 又相差比擬大的情況下，這個接頭的衰減值可以肯定也是較 大的，因此沒有必要為減少這個接頭的數(shù)值而再去做屢

18、次接 續(xù)嘗試，因為這種做法無論是在理論上還是在實踐上都是沒 有意義的。五、減小光纖接續(xù)損耗的主要方法（一）工程設計、施工和維護工作中應選用特性一致的 優(yōu)質光纖，一條線路上盡量采用同一批次的優(yōu)質名牌裸纖, 以求光纖的特性盡量匹配，使模場直徑對光纖熔接損耗的影 響降到最低程度。（二）光纜施工時應嚴格按規(guī)程和要求進行配盤時盡量做到整盤配置（單盤23000米），以盡量減 少接頭數(shù)量。敷設時嚴格按纜盤編號和端別順序布放，使損 耗值到達最小。（三）挑選經(jīng)驗豐富訓練有素的接續(xù)人員進行接續(xù)和測 試接續(xù)人員的水平直接影響接續(xù)損耗的大小，接續(xù)人員應 嚴格按照光纖熔接工藝流程進行接續(xù)，嚴格控制接頭損耗， 接頭損耗值會在熔接機上顯示接點損耗的估計值，只能用來 參考，不能做為接點損耗的依據(jù)。熔接過程中時刻使用光域 反射儀（OTDR）進行監(jiān)測（接續(xù)損耗W0.08dB/個），不符合 要求的應重新熔接。使用光時域反射儀（OTDR）時，應從 兩個方向測量接頭的損耗，并求出這兩個結果的平均值，消 除單向OTDR測量的人為因素誤差。（四）保證接續(xù)環(huán)境符合要求嚴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、材料應保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準備切割的 光纖必須清潔，不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露 時間過長尤其是在多塵潮濕的環(huán)境