《通信線路工程施工與監(jiān)理》 課件 光纖的熔接

4.7通信光纖光纜的接續(xù)與接頭安裝

4.7.1任務(wù)及要求

1.任務(wù)

(1)光纜接續(xù)準(zhǔn)備，護(hù)套內(nèi)組件安裝；

(2)加強(qiáng)件連接或引出；

(3)鋁箔層、鎧裝層連接或引出；

(4)遠(yuǎn)供或業(yè)務(wù)通信用銅導(dǎo)線的接續(xù)；

(5)光纖的連接及連接損耗的監(jiān)控、測(cè)量、評(píng)價(jià)和余留光纖的收容；

(6)充氣導(dǎo)管、氣壓告警裝置的安裝(非充油光纜)；

(7)浸潮等監(jiān)測(cè)線的安裝；

(8)接頭護(hù)套內(nèi)的密封防水處理；

(9)接頭護(hù)套的封裝(包括封裝前各項(xiàng)性能的檢查)；

(10)接頭處余留光纜的妥善盤留；

(11)接頭護(hù)套安裝及保護(hù)。

2.光纜接續(xù)的要求

(1)光纜接續(xù)前，應(yīng)核對(duì)光纜的程式、端別；光纜應(yīng)保持良好的狀態(tài)；光纖傳輸特性良好，護(hù)層對(duì)地絕緣合格(若不合格應(yīng)找出原因并作必要的處理)。

(2)接頭護(hù)套內(nèi)光纖序號(hào)和光纜端別作出永久性標(biāo)記。

(3)光纜接續(xù)，應(yīng)防止灰塵影響；在雨雪天施工應(yīng)避免露天作業(yè)；當(dāng)環(huán)境溫度低于零度時(shí)，應(yīng)采取升溫措施，以確保光纖的柔軟性和熔接設(shè)備的正常工作，以及施工人員的正常操作。

(4)光纜接頭余留和接頭護(hù)套內(nèi)光纖的余留應(yīng)留足，接頭護(hù)套內(nèi)最終余長(zhǎng)應(yīng)不少于60cm。

(5)光纜接續(xù)注意連接作業(yè)，一次性完成。

(6)光纖接頭損耗必須符合要求：?jiǎn)文５陀?.08dB，多模低于0.15dB，并保證全中繼段的衰減余留。

4.7.2接續(xù)的步驟及方法

1.光纜接續(xù)部分的組成

光纜接續(xù)部分，即光纜接頭是由光纜接續(xù)護(hù)套將兩根被連接的光纜連為一體，并滿足傳輸特性和機(jī)械性能的要求。圖4-65是光纜接頭部分的組成示意圖，圖4-66是室外光纜接頭盒的組成實(shí)物圖。

圖4-65光纜接頭部分的組成

圖4-66室外光纜接頭盒的組成

光纜接頭由3個(gè)大的部分組成。

1)外護(hù)套和密封部分

外護(hù)套和密封部分包括輔助熱縮管、主熱縮管、自粘膠帶及防火帶、粘附聚乙烯帶等。

2)護(hù)套支撐部分

護(hù)套支撐部分包括套管、支架、光纜固定夾、護(hù)肩及余光纖收容板等。

3)盒內(nèi)連接部分

盒內(nèi)連接部分包括光纖連接、加強(qiáng)件(芯)連接和金屬內(nèi)護(hù)層連接等。

圖4-67光纜接續(xù)的流程

2.光纜接續(xù)的步驟及方法

光纜接續(xù)的流程如圖4-67所示，光纜接續(xù)流程由9個(gè)部分組成，其具體的步驟及方法如下。

1)準(zhǔn)備階段

(1)技術(shù)準(zhǔn)備。在光纜接續(xù)工作開始前，必須熟悉工程所用的光纜護(hù)套的性能、操作方法和質(zhì)量要點(diǎn)。對(duì)于第一次采用的護(hù)套(指以往未操作過的)，應(yīng)編寫出操作規(guī)程。

(2)器具準(zhǔn)備。不同結(jié)構(gòu)的護(hù)套，構(gòu)件有差別，施工準(zhǔn)備階段以一套為包裝單位，并考慮一個(gè)中繼段一個(gè)備用護(hù)套；不同的護(hù)套結(jié)構(gòu)，所需工具有所不同，根據(jù)實(shí)際情況準(zhǔn)備。

(3)光纜準(zhǔn)備。

2)接續(xù)位置的確定

接續(xù)位置在光纜的配盤和光纜敷設(shè)時(shí)已基本確定。

3)光纜護(hù)層的開剝處理

光纜外護(hù)層、金屬層的開剝尺寸、光纖預(yù)留尺寸按不同結(jié)構(gòu)的光纜接頭護(hù)套所需長(zhǎng)度在光纜上作好標(biāo)記，然后用專用工具逐層開剝。松套光纖一般暫不剝?nèi)ニ商坠?，以防操作過程中損傷光纖。光纜護(hù)層開剝后，纜內(nèi)的油膏可用無水酒精擦干凈。

4)加強(qiáng)芯、金屬護(hù)層等接續(xù)處理

加強(qiáng)芯、金屬層的連接方法一般應(yīng)按選用接頭護(hù)套的規(guī)定方式進(jìn)行。金屬護(hù)層在接頭護(hù)層內(nèi)是接續(xù)連通、斷開或引出，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)施。

5)光纖的接續(xù)

光纖熔接過程及其工藝流程如圖4-68所示，它是確保連接質(zhì)量的操作規(guī)程，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)正式熔接，應(yīng)嚴(yán)格掌握各道工藝的操作要領(lǐng)。

Ⅰ.光纖端面制備

光纖的端面處理，習(xí)慣上又稱端面制備。它包括去除套塑層，去除涂覆層，切割、制備端面和清洗四個(gè)步驟，如圖4-68所示。

圖4-68光纖熔接過程及其工藝流程

第一步：去除套塑層。

松套光纖去除套塑層，是將調(diào)整好(進(jìn)刀深度)的松套切割鉗旋轉(zhuǎn)切割(一周)，然后用手輕輕一折，松套管便斷裂，再輕輕從光纖上退下。一次去除長(zhǎng)度一般不超過30cm，當(dāng)需要去除長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，可分段去除。去除時(shí)應(yīng)操作得當(dāng)，避免損傷光纖。

第二步：去除涂覆層。

塑管去除后，用無水酒精清洗纖用油膏。

松套光纖在剝除了松套管后，一般有兩種不同材料的結(jié)構(gòu)涂層，多數(shù)為紫外光固化環(huán)氧層涂，另一種為硅樹脂涂層。它們?nèi)コ姆椒ㄏ嗤?，都是采用涂層剝離鉗去除。用這種專用剝離鉗去除，方便迅速。圖4-69是用光纖涂層剝離鉗去除涂覆的實(shí)物照片。

圖4-69用光纖涂層剝離鉗去除涂覆層

第三步：切割、制備端面。

為了完成一個(gè)合格的接頭，要求端面為平整的鏡面。端面垂直于光纖軸，對(duì)于多模光纖要求誤差小于1°，對(duì)于單模光纖要求誤差小于0.5°。同時(shí)要求邊緣整齊，無缺損、毛刺。光纖切割方法利用石英玻璃特性，通過“刻痕”方法來獲得成功的端面。這種方法類似于用金剛刀裁劃窗戶玻璃，如圖4-70所示，在光纖表面用金剛石刻一傷痕，然后按一定的半徑施加張力，由于玻璃的脆性，在張力下獲得平滑的端面。端面制備標(biāo)準(zhǔn)：光纖切割、制備后的裸纖長(zhǎng)度為1.6～2cm(切割器上有定位標(biāo)志)，實(shí)際上這一長(zhǎng)度是與所采用的補(bǔ)強(qiáng)熱縮管長(zhǎng)度密切相關(guān)的。光纖端面要平整無損傷，圖4-71是光纖端面制備的五種狀態(tài)。一般遇到前邊三種不良端面時(shí)，應(yīng)重新制備。

圖4-70光纖切割方法示意圖

圖4-71光纖端面制備的幾種狀態(tài)

第四步：清洗。

多模光纖，一般在去除一次涂層并清潔干凈后就可切割、制備端面了。對(duì)于單模光纖，在端面制備后，應(yīng)置于超聲波清洗器皿(盛丙酮或酒精)內(nèi)，清除光纖的塵土微粘，以避免光纖表面附有灰塵或其他雜質(zhì)，引起軸向錯(cuò)位和對(duì)直錯(cuò)誤。實(shí)際施工中這一步往往不作，只要在切割斷面前把油膏清洗干凈就行了。這是因?yàn)椋旱谝唬懈钔旰笤偾逑慈菀渍郴覊m；第二，超聲波清洗器需要電源，實(shí)際施工中很不方便。

Ⅱ.光纖熔接

對(duì)于自動(dòng)熔接來說，關(guān)鍵是光纖放置于V型槽內(nèi)的狀態(tài)。如位置、狀態(tài)放得好，工作開始后控制電路就自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)，直至熔接和連接損耗估算結(jié)束。

Ⅲ.光纖接頭的補(bǔ)強(qiáng)

光纖采用熔接法完成連接后，其2～4cm長(zhǎng)度裸纖的一次涂層已不存在，加上熔接部位經(jīng)電弧燒灼后變得更脆，因此，光纖在完成熔接后必須馬上采取增強(qiáng)保護(hù)措施。目前常用的是熱可縮管補(bǔ)強(qiáng)法。如圖4-72(a)所示，這種增強(qiáng)件由三部分組成。

圖4-72光纖接頭熱可縮

(1)易熔管。是一種低熔點(diǎn)膠管，當(dāng)加熱收縮后，易熔管與裸纖熔為一體成為新的涂層。

(2)加強(qiáng)棒。材料主要有不銹鋼針、尼龍棒(玻璃鋼)、凹型金屬片等幾種，它起抗張力和抗彎曲的作用。

(3)熱可縮管。收縮后使增強(qiáng)件成為一體，起保護(hù)作用。熱可縮管是增強(qiáng)件，熔接前先套在光纖一側(cè)，光纖熔接完后再移至接頭部位。然后加熱收縮之(全自動(dòng)熔接機(jī)上配有專用加熱裝置)，如圖4-72(b)所示。

6)光纖連接損耗的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)

光纖連接損耗的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)主要采用熔接機(jī)監(jiān)測(cè)法(直接顯示)和OTDR監(jiān)測(cè)法。由于熔接機(jī)顯示的只是一個(gè)估計(jì)值，它是根據(jù)光纖自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過程中獲得的兩根光纖的軸偏離、端面角偏離及纖芯尺寸的匹配程度等圖像信息推算出來的。當(dāng)熔接比較成功時(shí)，熔接機(jī)提供的估算值與實(shí)際損耗值比較接近。但當(dāng)熔接發(fā)生氣泡、夾雜或熔接溫度選擇不合適等非幾何因素發(fā)生時(shí)，熔接機(jī)提供的估算值一般都偏小，甚至將完全不成功的熔接接頭評(píng)估為好質(zhì)量的接頭。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)接續(xù)實(shí)施監(jiān)測(cè)是必要的。如果監(jiān)測(cè)結(jié)果與熔接機(jī)的估算結(jié)果較為吻合，便可以裝配接頭盒、完成光纜的接續(xù)。如果監(jiān)測(cè)結(jié)果明顯劣于估算值，應(yīng)提示熔接需返工重接。不難想像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的接頭，現(xiàn)場(chǎng)重新熔接，比盲目完成接續(xù)任務(wù)后再返工要簡(jiǎn)單得多。

目前，工程中連接損耗的監(jiān)測(cè)普遍采用OTDR。采用此法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是OTDR除了提供接頭損耗的測(cè)量值外，還能顯示端頭到接頭點(diǎn)的光纖長(zhǎng)度，繼而推算出接頭點(diǎn)至端局的實(shí)際距離，又能觀測(cè)被接光纖是否在光纜敷設(shè)中已出現(xiàn)損傷和斷纖，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工有很好的提示作用；二是可以觀測(cè)連接過程。

OTDR監(jiān)測(cè)方法有遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)、近端監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)端環(huán)回雙向監(jiān)測(cè)3種主要方式，如圖4-73所示。

(1)遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)方式。所謂遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)方式，是將OTDR放在局內(nèi)，先將引向光端機(jī)的局內(nèi)單芯軟纜的標(biāo)準(zhǔn)接頭插入OTDR的“OUTPUT”端口，局內(nèi)軟纜與進(jìn)局光纜熔接，然后沿線路由近至遠(yuǎn)依次接續(xù)各段光纜的接頭。OTDR始終在局內(nèi)監(jiān)測(cè)，記錄各個(gè)接頭的損耗和各段光纜的纖長(zhǎng)，OTDR與熔接機(jī)操作人員之間應(yīng)具有通話聯(lián)絡(luò)手段。這種監(jiān)測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)是OTDR不必在野外轉(zhuǎn)移，有利于儀表的保護(hù)，并節(jié)省儀表測(cè)量的準(zhǔn)備時(shí)間，而且所有連接都是固定的有用連接。遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)方式的連接如圖4-73(a)所示。局內(nèi)光纜與外線光纜的接頭受OTDR盲區(qū)的限制不能觀測(cè)，一般是中繼段連接全部完成后，將OTDR移到對(duì)端局再進(jìn)行一次全程測(cè)量，可以觀測(cè)出此接頭的插入損耗。

(2)近端監(jiān)測(cè)方式。所謂近端監(jiān)測(cè)方式是將OTDR連接在熔接點(diǎn)前一個(gè)盤長(zhǎng)處，每完成一個(gè)接頭，熔接機(jī)和OTDR都要向前移動(dòng)一個(gè)盤長(zhǎng)，如圖4-73(b)所示。當(dāng)然，這種監(jiān)測(cè)方式不如遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)方式理想。只有在纜內(nèi)無金屬導(dǎo)線或者出于防雷效果考慮，各段光纜的金屬線要求在接頭處斷開(且熔接點(diǎn)與局內(nèi)無聯(lián)絡(luò)手段)時(shí)，才采用這種監(jiān)測(cè)方式。近端監(jiān)測(cè)方式也有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：光纜開剝和熔接可以形成流水作業(yè)，有利于縮短施工時(shí)間。

(3)遠(yuǎn)端環(huán)回雙向監(jiān)測(cè)方式。這種方式下，OTDR也在熔接點(diǎn)之前，但它與近端監(jiān)測(cè)方式不同的是，在始端將纜內(nèi)光纖作環(huán)接，即1號(hào)纖與2號(hào)纖、3號(hào)纖與4號(hào)纖等分別連接，如圖4-73(c)所示。測(cè)量時(shí)，由1號(hào)纖、2號(hào)纖分別測(cè)出接頭兩個(gè)方向的損耗，并當(dāng)即算出連接損耗，以確定是否需要重接。從理論上講，這種監(jiān)測(cè)方式是科學(xué)合理的。如果現(xiàn)場(chǎng)只監(jiān)測(cè)一個(gè)方向，有時(shí)不能使接頭做到最佳。采用雙向環(huán)回監(jiān)測(cè)，就可以避免單向監(jiān)測(cè)接頭損耗較小，而反向復(fù)測(cè)時(shí)損耗偏大，造成重接的現(xiàn)象發(fā)生。不過這種監(jiān)測(cè)方式比較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)較多。由于光纜的質(zhì)量已經(jīng)大為改善，光纖的幾何特性和傳輸參數(shù)的一致性已經(jīng)較好，單向測(cè)試和雙向測(cè)試的結(jié)果區(qū)別一般并不顯著，因此實(shí)際中這種監(jiān)測(cè)方式很少采用。

圖4-73光纖熔接接頭損耗的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

7)光纖余留長(zhǎng)度的收容處理

光纖連接后，經(jīng)檢測(cè)連接損耗合格，并完成保護(hù)后，按護(hù)套結(jié)構(gòu)所規(guī)定的方式進(jìn)行光纖余長(zhǎng)的收容處理。光纖收容的盤繞中，應(yīng)注意曲率半徑和放置整齊，易于今后操作等環(huán)節(jié)。光纖余長(zhǎng)盤繞后，一般還要用OTDR儀復(fù)測(cè)光纖的連接損耗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)連接損耗有變大現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)檢查原因并予以排除。

光纜接頭，必須有一定長(zhǎng)度的光纖，一般完成光纖連接后的余留長(zhǎng)度(光纜開剝處到接頭間的長(zhǎng)度)為60～100cm。

圖4-74光纖余長(zhǎng)的收容方式

Ⅰ.近似直線法

圖4-74(a)是在接頭護(hù)套內(nèi)不作盤留的近似直線法，顯然，這種方式不適合于室外光纜間的余留放置要求，使用較少。

Ⅱ.平板式盤繞法

圖4-74(b)所示的收容方式，是使用最為廣泛的收容方式。如盤纖盒、余纖板等多數(shù)屬于這一方法。在收容平面上以最大的彎曲半徑，采用單一圓圈或“∞”雙圈盤繞方法。

這種方法盤繞較方便，但對(duì)于在同一板上余留多根光纖時(shí)容易混亂，查找某一根光纖或重新連接時(shí)，操作較麻煩且容易折斷光纖。解決的辦法是，采用單元式立體分置方式，即根據(jù)光纜中的光纖數(shù)量，設(shè)計(jì)多塊盤纖板(盒)，采取層疊式放置。

平板盤繞式對(duì)松套、緊套光纖均適合，目前在工程中應(yīng)用較為普遍。圖4-75是光纖收容盒(板)的一個(gè)實(shí)例，上邊還有蓋子保護(hù)，一般一個(gè)盤纖盒可收容6根光纖。

圖4-75光纖收容盒(板)實(shí)例

Ⅲ.繞筒式收容法

如圖4-74(c)所示，是光纖余留長(zhǎng)度沿繞纖骨架(籠)放置的。將光纖分組盤繞，接頭安排在繞纖骨架的四周，銅導(dǎo)線接頭等可放于骨架中。光纖盤繞有與光纜軸線平行盤繞，也有垂直盤繞，這決定于護(hù)套結(jié)構(gòu)以及繞纖骨架的位置、空間。這種方式比較適合緊套光纖使用。

圖4-76光纖存儲(chǔ)袋筒形收容實(shí)例

Ⅳ.存儲(chǔ)袋筒形卷繞法

圖4-74(d)中所示方式，是采用一只塑料薄膜存儲(chǔ)袋，光纖盛入袋后沿繞纖筒垂直方向盤繞并用透明膠紙固定，然后按同樣方法盤留其他光纖。這種方式彼此不交叉、不混纖，查找、處理十分方便。存儲(chǔ)袋收容方式比較適合緊套光纖。圖4-76是這種方式的實(shí)例。

8)光纜接頭護(hù)套的密封處理

光纜接頭護(hù)套的密封處理根據(jù)接頭護(hù)套的規(guī)定，嚴(yán)格按操作步驟和要領(lǐng)進(jìn)行。對(duì)于光纜密封部位均應(yīng)作清潔和打磨，以提高光纜與防水密封膠帶間可靠的密封性能。注意，打磨砂紙不宜太粗，打磨方向應(yīng)沿光纜垂直方向旋轉(zhuǎn)打磨，不宜與光纜平行方向打磨。

9)光纜接頭的安裝固定

(1)架空光纜的接頭一般安裝在桿旁，并應(yīng)作伸縮彎，如圖4-77所示。接頭的余留長(zhǎng)度應(yīng)妥善地盤放在相鄰桿上，可以采用塑料帶繞包或用盛纜盒(箱)安裝。圖4-78是架空光纜余留長(zhǎng)度安裝示意圖。圖4-79是適合于南方、接頭位置不作伸縮彎的一種安裝方式，對(duì)于氣候變化不劇烈的中