如何降低光纖接頭熔接損耗

　　1 光纖接頭館接損耗的概念 光纖熔接是用全自動(dòng)的設(shè)備——熔接器(Fusion Splitter)將兩段光纜中需要連接的光纖分別——連接起來(lái)，熔接時(shí)采用短暫電弧燒熔兩根光纖端面使之連成一體，這種連接方法接頭體積小、機(jī)械強(qiáng)度高、光纖接續(xù)后性能穩(wěn)定，因而應(yīng)用廣泛。光纖接續(xù)后光線傳輸?shù)浇宇^處會(huì)產(chǎn)生一定的損耗量稱之為熔接損耗或接續(xù)損耗。由于光纖接續(xù)質(zhì)量影響光纖線路傳輸損耗的客限、光纖線路無(wú)中繼放大傳輸距離等參數(shù)，因此要求光纖接頭處的熔接損耗盡可能小，以確保光纖CATV信號(hào)的傳輸質(zhì)量。 目前，多數(shù)熔接法可以做到使熔接損耗子均小于0.1dB，甚至可以達(dá)到小于0.05 dB的水平，對(duì)具體的光纖CATV工程而言，可根據(jù)具體情況如光纖線路中繼段長(zhǎng)度、光設(shè)備發(fā)射功率與接收靈敏度及系統(tǒng)格量等確定每個(gè)光纖接頭處允許的熔接損耗值，將其作為熔接損耗指標(biāo)在有關(guān)技術(shù)文件中加以明確規(guī)定。光纖CATV傳輸線路上每個(gè)中繼段的線路傳輸損耗也應(yīng)有明確規(guī)定，因?yàn)楣饫w接頭全部熔接完畢后衡量光纖線路傳輸質(zhì)量的指標(biāo)是光纖線路的傳輸損耗，目前要求這項(xiàng)指標(biāo)在0.25dB/km以下(含熔接損耗)。由于光纖CATV的傳輸網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)，因而對(duì)光纖接頭的熔接損耗及光纖線路的傳輸損耗應(yīng)有較高要求，特別是一些光纖CATV干線網(wǎng)，如由萊特康姆參與的全長(zhǎng)18 00km多連接全省13個(gè)省轄市呈雙環(huán)型結(jié)構(gòu)以傳輸廣播電視節(jié)目為主要業(yè)務(wù)的江蘇廣播電視光纜傳輸省干線網(wǎng)，要求在1550nm窗口的光纖線路傳輸損耗不得超過(guò)0.23dB/km，光纖接頭的熔接損耗值目前大不得超過(guò)0.06dB。
 

　　2 光纖接頭熔接損耗的測(cè)量 測(cè)量光纖接頭熔接損耗需用光時(shí)域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer， OTDR)，這種儀器采用后向散射法來(lái)測(cè)量光纖接頭處的熔接損耗值。熔接機(jī)上雖也顯示熔接損耗值，但因其是采用光纖芯軸直視法進(jìn)行局部監(jiān)視測(cè)得的，僅在非常理想的狀態(tài)下才反映實(shí)際的熔接損耗，故一般僅供參考用。由于光纖的折射率、芯徑、模場(chǎng)直徑及瑞利散射系數(shù)的不同，所以從光纖接頭兩端分別測(cè)量熔接損耗得到的兩個(gè)方向的熔接損耗測(cè)量值是不同的且相差較大，故GB/T15972-1995《光纖技術(shù)規(guī)范》附錄 A《光纖后向散射功率曲線分析》規(guī)定，熔接損耗的測(cè)量應(yīng)分別從光纖接頭的兩端進(jìn)行測(cè)量，亦即雙向測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)量值代數(shù)和的平均值作為該接頭處熔接損耗值；由于被接續(xù)的兩根光纖散射性能的差異，OTDR測(cè)得光纖接頭的熔接損耗值可能為正值也可能為負(fù)值，對(duì)熔接損耗為負(fù)值的光纖接頭可認(rèn)為熔接合格，一般不重新熔接；熔接時(shí)每個(gè)接頭的熔接損耗的OTDR測(cè)量值一般應(yīng)小于熔接損耗所要求的指標(biāo)值的1/2- 2/3，如指標(biāo)要求小于0.1dB，則單向測(cè)量值一般應(yīng)小于0.05-0.06dB。 測(cè)量熔接損耗的方法一般有遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)法，即置于機(jī)房?jī)?nèi)的OTDR通過(guò)帶連接器的尾纖與被測(cè)光纜相連，光纖接續(xù)點(diǎn)不斷向前移動(dòng)，而OTDR始終在機(jī)房?jī)?nèi)對(duì)接續(xù)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)視和熔接損耗測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量偏差小，缺點(diǎn)是只能單向測(cè)量，適用于模場(chǎng)直徑一致性較好的光纖。近端監(jiān)測(cè)法即OTDR始終在接續(xù)點(diǎn)前邊距接續(xù)處一個(gè)光纜盤(pán)長(zhǎng)，缺點(diǎn)是OTDR需不斷向前移動(dòng)，影響儀器的使用，優(yōu)點(diǎn)是OTDR的測(cè)量范圍不要求太大。上述兩種方法測(cè)得的熔接損耗值均是單向測(cè)量值，在光纖接頭全部熔接完畢后再?gòu)墓饫w線路的另一端依次測(cè)量各個(gè)光纖接頭的熔接損耗值，然后將每個(gè)接頭的兩個(gè)方向的測(cè)量值相加取平均值作為該接頭的熔接損耗。遠(yuǎn)端環(huán)回雙向監(jiān)測(cè)法即是將光線內(nèi)的光纖臨時(shí)作環(huán)接構(gòu)成回路，從而可對(duì)光纖接頭進(jìn)行雙向測(cè)量，避免了單向測(cè)量不能及時(shí)獲得熔接損耗值的缺點(diǎn)，這種測(cè)量方法要求OTDR的儀器測(cè)量距離范圍要大，但因測(cè)量方法過(guò)于復(fù)雜因而只適用于12芯以下的光纜。對(duì)光纖CATV工程而言一般可采用遠(yuǎn)端監(jiān)測(cè)法，前提是接續(xù)處兩根光纖的模場(chǎng)直徑必須一致。下面以江蘇廣播電視光纜傳輸省干線網(wǎng)所用的8芯層絞式永鼎光纜為例簡(jiǎn)介遠(yuǎn)端環(huán)回雙向監(jiān)測(cè)法。光纜內(nèi)有紅綠白白4 根PBT束管，每根束管內(nèi)有藍(lán)、白纖各一根，每盤(pán)光纜的盤(pán)長(zhǎng)均為2km， OTDR置于機(jī)房?jī)?nèi)測(cè)量，在和第二接線包處各有一組熔接施工人員并分別稱為第1組和第2組，先由第2組在第二接線包處將第二盤(pán)纜紅管中的藍(lán)纖和白纖臨時(shí)熔接起來(lái)，然后第1組將、二盤(pán)纜紅管中的藍(lán)纖和白纖分別熔接起來(lái)，此時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)的OTDR與盤(pán)纜的白纖相接時(shí)在2 km處測(cè)得第1接線包中紅管內(nèi)白纖的接頭從A端到B端方向的熔接損耗值a 11，在6km處測(cè)得藍(lán)纖的接頭B到A向的熔接損耗值612，OTDR與藍(lán)纖相連在2km處測(cè)得藍(lán)纖的接頭從A到B方向的熔接損耗值a12，在6km處測(cè)得白纖的接頭從B到A方向的熔接損耗值b11，則白纖的接頭的熔接損耗值為 S白=(a11+b11)/2，藍(lán)纖的接頭熔接損耗值S藍(lán)=(a12+b12)/2，符合要求則按上述方法熔接綠管中的藍(lán)白兩根光纖直到4 根束管中的纖全部熔接完畢，封好接線包后第1組移到第3接線包處進(jìn)行臨時(shí)熔接，熔接方法與第2組在第二接線包處的熔接方法相同，第2組則正式熔接第2接線包中的光纖，熔接完畢后移到第4接線包處臨時(shí)熔接，第2組再正式熔接第3接線包，依此類推，直到光纖接頭全部熔接完畢，這種方法避免了光纖接續(xù)錯(cuò)亂，及時(shí)按雙向測(cè)量要求測(cè)出光纖接頭熔接損耗并判斷損耗值是否超標(biāo)，避免了單向測(cè)量不能及時(shí)測(cè)得熔接損耗而導(dǎo)致日后返工耗值超標(biāo)的接頭。
 

　　3 影響光纖接頭熔接損耗的主要因素 光纖熔接損耗的影響因素可分為本征因素和非本征因素。本征因素是指光纖自身的一些因素，諸如兩根光纖的模場(chǎng)直徑不一致，光纖芯徑失配，纖芯截面不圓，纖芯與包層同心度不佳等，其中模場(chǎng)直徑不一致對(duì)光纖接頭熔接損耗的影響較大，電報(bào)電hua咨詢委員會(huì)(CCITT)的G652標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1310nm窗口的模場(chǎng)直徑標(biāo)稱值在9-10pm 內(nèi)，偏差不得超過(guò)標(biāo)稱值的10%，在此容差范圍內(nèi)一根模場(chǎng)直徑為11pm的光纖與另一根模場(chǎng)直徑為9pm的光纖在非常良好的接續(xù)條件下熔接后，接頭處熔接損耗的理論計(jì)算值可達(dá)到0.17dB，在實(shí)際接續(xù)中則更高。非本征因素則是指各種人為因素及儀器設(shè)備等因素對(duì)熔接損耗的影響，如：熔接時(shí)光纖未對(duì)準(zhǔn)，使兩根光纖纖芯的軸線徑向偏移達(dá)2Pm時(shí)熔接損耗的理論值可達(dá)到0.74dB；兩根光纖軸向傾斜在傾斜角達(dá)1度時(shí)熔接損耗的理論值可達(dá)到O.46 dB；光纖端面切割傾斜角之和達(dá)1度時(shí)光纖熔接的理論值達(dá)0.21 dB；接續(xù)者的操作水平也影響熔接損耗，有資料介紹同樣的儀器設(shè)備由不同的人操作， 10個(gè)熔接點(diǎn)的總損耗差值Z高可達(dá)0.32dB；此外，接線包中光纖的盤(pán)繞、預(yù)留光纜的盤(pán)繞、熔接機(jī)的熔接參數(shù)設(shè)置和放電電極的清潔狀況，以及接續(xù)工作環(huán)境是否潔凈等對(duì)光纖熔接損耗均有不同程度的影響。
 

　　4 降低光纖接頭熔接損耗的方法 影響光纖接頭熔接損耗的因素較多，只有消除各種不良因素的影響才能從根本上降低光纖接頭的熔接損耗，從而減小光纖CATV線路傳輸損耗。根據(jù)筆者實(shí)踐及有關(guān)資料介紹，建議可采取如下措施來(lái)降低光纖接頭的熔接損耗：
 

　　(1)光纖在某點(diǎn)斷開(kāi)后斷開(kāi)處的模場(chǎng)直徑是相同的，因而在斷開(kāi)處熔接可使光纖模場(chǎng)直徑對(duì)熔接損耗的影響小，所以必須要求光纜生產(chǎn)廠家選用同一生產(chǎn)批次的裸光纖按訂貨長(zhǎng)度連續(xù)生產(chǎn)，根據(jù)規(guī)定的盤(pán)長(zhǎng)將光纜依此斷開(kāi)繞盤(pán)，對(duì)繞好的纜盤(pán)連續(xù)編號(hào)并分清A，B端(斷開(kāi)處在前一盤(pán)上若為B端則在緊連的后一攬盤(pán)上就為A端)，不得跳號(hào)或錯(cuò)亂，敷設(shè)時(shí)按確定的路由根據(jù)統(tǒng)盤(pán)的編號(hào)順序依次布放且前一盤(pán)纜的B端要和后一盤(pán)繞的A端相連，從而保證能在斷開(kāi)處熔接光纖，避免了因光纖模場(chǎng)直徑不一致而導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗偏大的缺點(diǎn)。
 

　　(2)敷設(shè)光纜時(shí)必須采用牽引速度木大于20m/min的無(wú)級(jí)調(diào)速的機(jī)械牽引法，牽引力不得超過(guò)光纜允許張力的80%，瞬間大牽引力不超過(guò)100%，牽引力必須施加在光纜中的加強(qiáng)件上，架設(shè)后光纜受到大負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的伸長(zhǎng)率應(yīng)小于0.2%，為避免牽引過(guò)程中光纖受力和扭曲，在必要時(shí)需制作光纜牽引端頭，施工中光纜的彎曲半徑應(yīng)大于光纜直徑的20倍，光纜必須從統(tǒng)盤(pán)上方放出并保持松馳弧形且無(wú)扭轉(zhuǎn)、嚴(yán)禁打小圈彎折扭曲等，從而盡可能地降低光纜中光纖受損傷的幾率，避免因光纜端部的光纖受損傷而使接頭熔接損耗增大。
 

　　(3)應(yīng)有訓(xùn)練有素的接續(xù)施工人員來(lái)完成光纖的接續(xù)工作，要嚴(yán)格接續(xù)工藝流程邊熔接邊測(cè)量光纖接頭熔接損耗，熔接損耗不合要求的接頭必須從新熔接，反復(fù)熔接的次數(shù)以3-4次為宜，連續(xù)熔接3次后仍改善不大時(shí)，在排除熔接機(jī)原因后一般只要達(dá)到3次熔接中的低值即可，不要反復(fù)熔接以免過(guò)多消耗光纖給盤(pán)纖帶來(lái)不良影響。盤(pán)繞在接線包儲(chǔ)纖盤(pán)上的光纖余長(zhǎng)應(yīng)不小于60cm，盤(pán)繞的圓圈半徑要盡可能大，接續(xù)時(shí)若同一根光纖上前一個(gè)接頭的熔接損耗為負(fù)值，則緊接著的后邊一個(gè)接頭的熔接損耗值可大些，若前邊接頭的熔接損耗值較大，則緊接著的后邊一個(gè)接頭的熔接損耗值須較小或?yàn)樨?fù)值，為避免光纜端部的光纖受損而影響熔接損耗，在做光纜熔接準(zhǔn)備工作時(shí)可把光纜頭部多截去一些。
 

　　(4)接續(xù)光纖須在整潔的環(huán)境中進(jìn)行，如在工程車或小型帳篷內(nèi)，在多塵及潮濕的環(huán)境中不宜進(jìn)行熔接。光纖接續(xù)部位及接續(xù)工具必須保持清潔干燥，制備光纖斷面時(shí)必須先擦拭后切割，制備好的光纖斷面必須清潔不得有污物，且木宜長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中更不能讓其受潮。光纖的斷面切割要整齊，且兩個(gè)斷面相互間傾斜角要小于0.3度。將光纖放置到熔接機(jī)的V型槽中時(shí)動(dòng)作要輕巧，這是因?yàn)閷?duì)纖芯直徑10 Pm的單模光纖而言，若要熔接損耗小于0.1dB，則光纖軸線的徑向偏移要小于0.8 Pm。
 

　　(5)光纜進(jìn)人接線包的兩端必須固定牢靠，以免掛放接線包時(shí)因光纜扭轉(zhuǎn)而使光纖接頭位置錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致接頭處損耗測(cè)量值偏大。在熔接施工中常發(fā)現(xiàn)熔接時(shí)，在1550 nm窗口下測(cè)得的熔接損耗值符合要求，但封好接線包后復(fù)測(cè)接頭處損耗的值卻偏大，這通常是由光纖接頭位置錯(cuò)動(dòng)引起的，此時(shí)可改在1310nm窗口復(fù)測(cè)，若測(cè)量值偏小則是光纖接頭位置錯(cuò)動(dòng)，須重新盤(pán)繞光纖余長(zhǎng)，若偏大則是熔接問(wèn)題，須重新熔接，為避免這種現(xiàn)象，須用不干膠帶將光纖接頭和光纖余長(zhǎng)牢固地固定在儲(chǔ)纖盤(pán)板上。接線包兩側(cè)的光纜余長(zhǎng)的盤(pán)繞直徑直控制在40cm左右，不宜太小，以免統(tǒng)中光纖因過(guò)分扭曲而受損。
 

　　(6)熔接機(jī)及切割刀ju等對(duì)光纖熔接損耗也有較大影響，熔接時(shí)要根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)，諸如預(yù)熔電流、預(yù)熔時(shí)間及主熔電流、主熔時(shí)間等。熔接時(shí)應(yīng)及時(shí)除去熔接機(jī)V型槽內(nèi)以及切割刀ju中的光纖碎末和粉塵。熔接機(jī)使用完畢后須除去機(jī)器外殼上的灰塵，若在潮濕環(huán)境中使用還須對(duì)其做防潮處理。熔接機(jī)電極的使用壽命一般約2000次，要求每放電熔接20次后須運(yùn)行清洗程序來(lái)清洗電極，但在光纖清潔和接續(xù)條件良好的情況下可熔接60次左右后放電清洗一次，工作條件較差時(shí)可熔接30-40次后放電清洗一次，這樣既延長(zhǎng)了電極的使用壽命又不致加大熔接損耗。使用時(shí)間較長(zhǎng)的熔接機(jī)電極上面會(huì)有一層灰垢導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增大，此時(shí)可拆下電極，用酒精棉輕輕擦試后再裝到熔接機(jī)上并放電清洗一次，若多次清洗后放電電流仍偏大，則須重新更換電極；此外，就是要挑選防塵能力強(qiáng)適合在野外作業(yè)的熔接機(jī)來(lái)熔接光纖。 5結(jié)束語(yǔ) 降低光纖接頭熔接損耗可有效地減小光纖CATV的光纜線路傳輸損耗，從而提高其傳輸質(zhì)量，因而有著重要的實(shí)際意義。只要針對(duì)影響光纖接頭熔接損耗的各種不良因素綜合采取文中所述各種措施就能*地降低熔接損耗，從而使光纖CATV具有高質(zhì)量的光纜傳輸線路，為有線電視臺(tái)今后開(kāi)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和實(shí)現(xiàn)光纖到家提供良好基礎(chǔ)。