《網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程（第5版）》 課件 第11章 光纖熔接工程技術(shù)

王公儒主編網(wǎng)絡(luò)綜合布線系統(tǒng)工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程第5版內(nèi)容概要：11.1光纖概述；11.2光纖傳輸特點(diǎn)；11.3光纖傳輸原理和工作過程11.4光纖熔接工程技術(shù)11.5盤纖11.6光纖熔接工程技術(shù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目通過對(duì)本章節(jié)的學(xué)習(xí)，熟練掌握光纖熔接技術(shù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解光纖及光纖傳輸特點(diǎn)2.掌握光纖傳輸原理；3.掌握光纖熔接技術(shù)。第11章光纖熔接工程技術(shù)11.1光纖概述1.光纖的概念光纖是一種將信息從一端傳送到另一端的媒介。是一條玻璃或塑膠纖維作為讓信息通過的傳輸媒介。光纖和同軸電纜相似，只是沒有網(wǎng)狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。在多模光纖中，芯的直徑是15μm~50μm，大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng)。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外面包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套，以使光纖保持在芯內(nèi)。再外面的是一層薄的塑料外套，用來保護(hù)封套。光纖通常被扎成束，外面有外殼保護(hù)。2.光纖與光纜的區(qū)別通常光纖與光纜兩個(gè)名詞會(huì)被混淆。光纖就是在石英玻璃制成的纖芯外面包覆透明封套和塑料護(hù)套組成的信息傳輸介質(zhì)，光纖比較柔軟，也比較脆，容易折斷，無法在工程中實(shí)際使用。光纜就是將多根光纖組合在一起，增加緩沖層、保護(hù)層和外護(hù)套等，光纜的多層保護(hù)結(jié)構(gòu)能夠始終保持內(nèi)部的光纖不被損壞，也能防止外部的碾壓、砸、電擊等外界因素?fù)p壞光纜。11.2光纖的傳輸特點(diǎn)由于光纖是一種傳輸媒介,它可以像一般電纜線,傳送電話通話或電腦數(shù)據(jù)等資料,所不同的是,光纖傳送的是光信號(hào)而非電信號(hào)，光纖傳輸具有同軸電纜無法比擬的優(yōu)點(diǎn)而成為遠(yuǎn)距離信息傳輸?shù)氖走x設(shè)備。（1）傳輸損耗低損耗是傳輸介質(zhì)的重要特性，它只決定了傳輸信號(hào)所需中繼的距離。（2）傳輸頻帶寬光纖的頻寬可達(dá)1GHz以上。（3）抗干擾性強(qiáng)光纖傳輸中的載波是光波，它是頻率極高的電磁波，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般電波通訊所使用的頻率，所以不受干擾，尤其是強(qiáng)電干擾。（4）安全性能高光纖采用的玻璃材質(zhì)，不導(dǎo)電，防雷擊；光纖無法像電纜一樣進(jìn)行竊聽，一旦光纜遭到破壞馬上就會(huì)發(fā)現(xiàn)，因此安全性更強(qiáng)。（5）重量輕，機(jī)械性能好光纖細(xì)小如絲，重量相當(dāng)輕，即使是多芯光纜，重量也不會(huì)因?yàn)樾緮?shù)增加而成倍增長(zhǎng)，而電纜的重量一般都與外徑成正比。（6）光纖傳輸壽命長(zhǎng)，普通視頻線纜最多10-15年，光纜的使用壽命長(zhǎng)達(dá)30-50年。11.3光纖的傳輸原理和工作過程1.光纖傳輸原理光波在光纖中的傳播過程利用光的折射和反射的原理來進(jìn)行的，一般來說，光纖芯子的直徑要比傳播光的波長(zhǎng)高幾十倍以上，因此利用幾何光學(xué)的方法定性分析是足夠的，而且對(duì)問題的理解也很簡(jiǎn)明、直觀。當(dāng)一束光纖投射到兩個(gè)不同折射率的介質(zhì)交界面上時(shí)，發(fā)生折射和反射現(xiàn)象。對(duì)于多層介質(zhì)形成的一系列界面，若折射率n1＞n2＞n3…＞nm，則入射光線在每個(gè)界面的入射角逐漸加大，直到形成全反射。由于折射率的變化，入射光線受到偏轉(zhuǎn)的作用，傳播方向改變。光纖由芯子、包層和套層組成。套層的作用是保護(hù)光纖，對(duì)光的傳播沒有什么作用。芯子和包層的折射率不同，豈折射率的分布主要有兩種形式：連續(xù)分布型（又稱梯度分布型）和間斷分布型（又稱階躍分布型）。2.光纖傳輸過程首先由發(fā)光二極管LED或注入型激光二極管ILD發(fā)出光信號(hào)沿光媒體傳播，在另一端則有PIN或APD光電二極管作為檢波器接收信號(hào)。對(duì)光載波的調(diào)制為移幅鍵控法，又稱亮度調(diào)制（IntensityModulation）。典型的做法是在給定的頻率下，以光的出現(xiàn)和消失來表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。發(fā)光二極管LED和注入型激光二極管ILD的信號(hào)都可以用這種方法調(diào)制，PIN和ILD檢波器直接響應(yīng)亮度調(diào)制。功率放大──將光放大器置于光發(fā)送端之前，以提高入纖的光功率。使整個(gè)線路系統(tǒng)的光功率得到提高。在線中繼放大──建筑群較大或樓間距離較遠(yuǎn)時(shí)，可起中繼放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光電檢測(cè)器之后將微信號(hào)進(jìn)行放大，以提高接收能力。11.3光纖的傳輸原理和工作過程11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.1光纖熔接技術(shù)原理光纖接續(xù)采用熔接方式。熔接是通過將光纖的端面熔化后將兩根光纖連接到一起的，這個(gè)過程與金屬線焊接類似，通常要用電弧來完成，如下圖所示。光纖熔接示意圖11.4.2光纖熔接的過程和步驟光纖穿熱縮套管護(hù)套（1）開剝光纜，并將光纜固定到接續(xù)盒內(nèi)。在開剝光纜之前應(yīng)去除施工時(shí)受損變形的部分，使用專用開剝工具，將光纜外護(hù)套開剝長(zhǎng)度1m左右，如遇凱裝光纜時(shí)，用老虎鉗將鎧裝光纜護(hù)套里護(hù)纜鋼絲夾住，利用鋼絲線纜外護(hù)套開剝，并將光纜固定到接續(xù)盒內(nèi)，用衛(wèi)生紙將油膏擦拭干凈后，穿入接續(xù)盒。固定鋼絲時(shí)一定要壓緊，不能有松動(dòng)。否則，有可能造成光纜打滾折斷纖芯。（2）分纖：將光纖分別穿過熱縮套管。將不同束管，不同顏色的光纖分開，穿過熱縮套管。剝?nèi)ネ扛矊拥墓饫w很脆弱，使用熱縮套管，可以保護(hù)光纖熔接頭。如圖所示請(qǐng)掃描二維碼下載和觀看西元光纖熔接操作視頻，提前進(jìn)行預(yù)習(xí)。11.4光纖熔接工程技術(shù)（3）準(zhǔn)備熔接機(jī)打開熔接機(jī)電源，采用預(yù)置的程式進(jìn)行熔接，并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)的粉塵和光纖碎未。（4）制做對(duì)接光纖端面。光纖端面制作的好壞將直接影響光纖對(duì)接后傳輸質(zhì)量，所以在熔接前一定要做好被要熔接光纖的端面。首先用光纖熔接機(jī)配置的光纖專用剝線鉗剝?nèi)ス饫w纖芯上的涂覆層，再用沾酒精的清潔棉在裸纖上擦拭幾次，用力要適度，如圖1，然后用精密光纖切割刀切割光纖，切割長(zhǎng)度一般為10mm~15mm。如圖2。圖1用剝線鉗去除纖芯涂覆層

圖2用光纖切割刀切割光纖11.4.2光纖熔接的過程和步驟11.4光纖熔接工程技術(shù)（5）放置光纖。將光纖放在熔接機(jī)的V形槽中，小心壓上光纖壓板和光纖夾具，要根據(jù)光纖切割長(zhǎng)度設(shè)置光纖在壓板中的位置，一般將對(duì)接的光纖的切割面基本都靠近電極尖端位置。關(guān)上防風(fēng)罩，按“SET”鍵即可自動(dòng)完成熔接。（6）移出光纖用加熱爐加熱熱縮套管。打開防風(fēng)罩，把光纖從熔接機(jī)上取出，再將熱縮套管放在裸纖中間，在放到加熱爐中加熱。加熱器可使用20mm微型熱縮套管和40mm及60mm一般熱縮套管，20mm熱縮套管需40秒，60mm熱縮套管為85秒。如圖2。圖1熔接光纖放置光纖圖2用加熱爐加熱熱縮套管

11.4光纖熔接工程技術(shù)（7）盤纖固定。將接續(xù)好的光纖盤到光纖中接單元（盤纖盒）內(nèi)，在盤纖時(shí)，盤圈的半徑越大，弧度越大，整個(gè)線路的損耗越小。所以一定要保持一定的半徑，使激光在光纖傳輸時(shí)，避免產(chǎn)生一些不必要的損耗。（8）密封和掛起。如果野外熔接時(shí)，接續(xù)盒一定要密封好，防止進(jìn)水。熔接盒進(jìn)水后，由于光纖及光纖熔接點(diǎn)長(zhǎng)期浸泡在水中，可能會(huì)先出現(xiàn)部分光纖衰減增加。最好將接續(xù)盒做好防水措施并用掛鉤并掛在吊線上。至此，光纖熔接完成。11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.3光纜接續(xù)質(zhì)量檢查在熔接的整個(gè)過程中，保證光纖的熔接質(zhì)量、減小因盤纖帶來的附加損耗和封盒可能對(duì)光纖造成的損害，決不能僅憑肉眼進(jìn)行判斷好壞：1）熔接過程中對(duì)每一芯光纖進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)，檢查每一個(gè)熔接點(diǎn)的質(zhì)量；2）每次盤纖后，對(duì)所盤光纖進(jìn)行例檢，以確定盤纖帶來的附加損耗；3）封接續(xù)盒前對(duì)所有光纖進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)定，查明有無漏測(cè)和光纖預(yù)留空間對(duì)光纖及接頭有無擠壓；4）封盒后，對(duì)所有光纖進(jìn)行最后監(jiān)測(cè)，以檢查封盒是否對(duì)光纖有損害。11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.4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。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(chǎng)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。11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.4影響光纖熔接損耗的主要因素影響光纖接續(xù)損耗的非本征因素即接續(xù)技術(shù)。1）軸心錯(cuò)位：?jiǎn)文９饫w纖芯很細(xì)，兩根對(duì)接光纖軸心錯(cuò)位會(huì)影響接續(xù)損耗。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。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(duì)接續(xù)損耗有影響，甚至熔接幾次都不能改善。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。11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.5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)光纜對(duì)于同一批次的光纖，其模場(chǎng)直徑基本相同，光纖在某點(diǎn)斷開后，兩端間的模場(chǎng)直徑可視為一致，因而在此斷開點(diǎn)熔接可使模場(chǎng)直徑對(duì)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(zhǎng)度連續(xù)生產(chǎn)，在每盤上順序編號(hào)并分清A、B端，不得跳號(hào)。敷設(shè)光纜時(shí)須按編號(hào)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，應(yīng)按“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，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。11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4光纖熔接工程技術(shù)11.4.5降低光纖熔接損耗的措施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(cè)試熔接點(diǎn)的接續(xù)損耗。不符合要求的應(yīng)重新熔接，對(duì)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(zhǎng)尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。11.4光纖熔接工程技術(shù)4.4.5降低光纖熔接損耗的措施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°，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。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15min，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。11.4光纖熔接工程技術(shù)4.4.6光纖接續(xù)點(diǎn)損耗的測(cè)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(cè)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(píng)估方案等。1．熔接接頭損耗評(píng)估某些熔接機(jī)使用一種光纖成像和測(cè)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(píng)價(jià)接頭的損耗。2．使用光時(shí)域反射儀（OTDR）光時(shí)域反射儀（OTDR：OpticalTimeDomainReflectometer）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(chǎng)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(cè)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(cè)量的人為因素誤差。由于具有失配模場(chǎng)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。11.5

盤纖11.5.1盤纖規(guī)則1）沿松套管或光纜分支方向?yàn)閱卧M(jìn)行盤纖，前者適用于所有的接續(xù)工程；后者僅適用于主干光纜末端且為一進(jìn)多出。分支多為小對(duì)數(shù)光纜。該規(guī)則是每熔接和熱縮完一個(gè)或幾個(gè)松套管內(nèi)的光纖、或一個(gè)分支方向光纜內(nèi)的光纖后，盤纖一次。優(yōu)點(diǎn)是避免了光纖松套管間或不同分支光纜間光纖的混亂，使之布局合理、易盤、易拆，更便于日后維護(hù)。如圖所示。光纜盤纖示意圖2）以預(yù)留盤中熱縮套管安放單元為單位盤纖，此規(guī)則是根據(jù)接續(xù)盒內(nèi)預(yù)留盤中某一小安放區(qū)域內(nèi)能夠安放的熱縮套管數(shù)目進(jìn)行盤纖。避免了由于安放位置不同而造成的同一束光纖參差不齊、難以盤纖和固定，甚至出現(xiàn)急彎、小圈等現(xiàn)象。3）特殊情況，如在接續(xù)中出現(xiàn)光分路器、上/下路尾纖、尾纜等特殊器件時(shí)要先熔接、熱縮、盤繞普通光纖，在依次處理上述情況，為了安全常另盤操作，以防止擠壓引起附加損耗的增加。11.5

盤纖的方法11.5.2盤纖的方法1）