1.光纖接頭館接損耗的概念 &NKb},~
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灼識光纖熔接是用全自動的專用設(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,熔接時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、機械強度高、光纖接續(xù)后性能穩(wěn)定,因而應(yīng)用廣泛。 "7q!u,u
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光纖接續(xù)后光線傳輸?shù)浇宇^處會產(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信號的傳輸質(zhì)量。 J6J">
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目前,多數(shù)熔接法可以做到使熔接損耗子均小于0.1dB,甚至可以達到小于0.05dB的水平,對具體的光纖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傳輸線路上每個中繼 段的線路傳輸損耗也應(yīng)有明確規(guī)定,因為光纖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),如全長18 00km多連接全省13個省轄市呈雙環(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0.23dB/km, 光纖接頭的熔接損耗值目前最大不得超過0.06dB。 v]Fw~Y7l!
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2.光纖接頭熔接損耗的測量 5G2G<[p5oQ
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測量光纖接頭熔接損耗需用光時域反射儀(Optical Time Domain Reflectometer, OTDR),這種儀器采用后向散射法來測量光纖接頭處的熔接損耗值。熔接機上雖也顯 示熔接損耗值,但因其是采用光纖芯軸直視法進行局部監(jiān)視測得的,僅在非常理想的 狀態(tài)下才反映實際的熔接損耗,故一般僅供參考用。由于光纖的折射率、芯徑、模場 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量熔接損耗得到的兩個方向 的熔接損耗測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,熔接損耗的測量應(yīng)分別從光纖接頭的兩端進行 測量,亦即雙向測量,取兩個方向測量值代數(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測得光纖接頭的熔接損耗值可能為正值 也可能為負(fù)值,對熔接損耗為負(fù)值的光纖接頭可認(rèn)為熔接合格,一般不重新熔接;熔 接時每個接頭的熔接損耗的OTDR測量值一般應(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,則單向測量值一般應(yīng)小于0.05-0.06dB。 測量熔接損耗的方法一般有遠端監(jiān)測法,即置于機房內(nèi)的OTDR通過帶連接器的尾 纖與被測光纜相連,光纖接續(xù)點不斷向前移動,而OTDR始終在機房內(nèi)對接續(xù)點進行質(zhì) 量監(jiān)視和熔接損耗測量,其優(yōu)點是測量偏差小,缺點是只能單向測量,適用于模場直 徑一致性較好的光纖。近端監(jiān)測法即OTDR始終在接續(xù)點前邊距接續(xù)處一個光纜盤長,缺點是OTDR需不斷向前移動,影響儀器的使用,優(yōu)點是OTDR的測量范圍不要求太大。 v-Tkp
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上述兩種方法測得的熔接損耗值均是單向測量值,在光纖接頭全部熔接完畢后再從光 纖線路的另一端依次測量各個光纖接頭的熔接損耗值,然后將每個接頭的兩個方向的 測量值相加取平均值作為該接頭的熔接損耗。遠端環(huán)回雙向監(jiān)測法即是將光線內(nèi)的光 纖臨時作環(huán)接構(gòu)成回路,從而可對光纖接頭進行雙向測量,避免了單向測量不能及時 獲得熔接損耗值的缺點,這種測量方法要求OTDR的儀器測量距離范圍要大,但因測量 方法過于復(fù)雜因而只適用于12芯以下的光纜。對光纖CATV工程而言一般可采用遠端監(jiān) 測法,前提是接續(xù)處兩根光纖的模場直徑必須一致。 a[Nm<
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3.影響光纖接頭熔接損耗的主要因素 ]"/SU6#4:
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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,其中模場直徑不一致對光纖接頭熔接損耗的影響較大,國際電報電話咨詢委員會(CCITT)的G652標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定1310nm窗口的模場直徑標(biāo)稱值在9-10pm 內(nèi),偏差不得超過標(biāo)稱值的10%,在此容差范圍內(nèi)一根模場直徑為11pm的光纖與另一 根模場直徑為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算 值可達到0.17dB,在實際接續(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 等因素對熔接損耗的影響,如:熔接時光纖未對準(zhǔn),使兩根光纖纖芯的軸線徑向偏移 達2Pm時熔接損耗的理論值可達到0.74dB;兩根光纖軸向傾斜在傾斜角達1度時熔接損 耗的理論值可達到O.46 dB;光纖端面切割傾斜角之和達1度時光纖熔接的理論值達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個熔接點的總損耗差值最高可達0.32dB;此外,接線包中光纖的盤繞、預(yù)留光纜的 盤繞、熔接機的熔接參數(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 對光纖熔接損耗均有不同程度的影響。 e%s1D
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4.降低光纖接頭熔接損耗的方法 /!?b&N/d)
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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)筆者實踐及有關(guān)資 料介紹,建議可采取如下措施來降低光纖接頭的熔接損耗。 kXV;J$1
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(1)光纖在某點斷開后斷開處的模場直徑是相同的,因而在斷開處熔接可使光纖 模場直徑對熔接損耗的影響最小,所以必須要求光纜生產(chǎn)廠家選用同一生產(chǎn)批次的優(yōu) 質(zhì)名牌裸光纖按訂貨長度連續(xù)生產(chǎn),根據(jù)規(guī)定的盤長將光纜依此斷開繞盤,對繞好的 纜盤連續(xù)編號并分清A,B端(斷開處在前一盤上若為B端則在緊連的后一攬盤上就為A 端),不得跳號或錯亂,敷設(shè)時按確定的路由根據(jù)統(tǒng)盤的編號順序依次布放且前一盤 纜的B端要和后一盤繞的A端相連,從而保證能在斷開處熔接光纖,避免了因光纖模場 直徑不一致而導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗偏大的缺點。 7Kf
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(2)敷設(shè)光纜時必須采用牽引速度木大于20m/min的無級調(diào)速的機械牽引法,牽 引力不得超過光纜允許張力的80%,瞬間最大牽引力不超過100%,牽引力必須施加在 光纜中的加強件上,架設(shè)后光纜受到最大負(fù)載時產(chǎn)生的伸長率應(yīng)小于0.2%,為避免牽 引過程中光纖受力和扭曲,在必要時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)盤上方放出并保持松馳弧形且無扭轉(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。 Y'{}L@"t
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(3)應(yīng)有訓(xùn)練有素的接續(xù)施工人員來完成光纖的接續(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,在排除熔接機原因后一般只要達 到3次熔接中的最低值即可,不要反復(fù)熔接以免過多消耗光纖給盤纖帶來不良影響。盤 繞在接線包儲纖盤上的光纖余長應(yīng)不小于60cm,盤繞的圓圈半徑要盡可能大,接續(xù)時 若同一根光纖上前一個接頭的熔接損耗為負(fù)值,則緊接著的后邊一個接頭的熔接損耗 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接頭的熔接損耗值須 較小或為負(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 時可把光纜頭部多截去一些。 ebn3r:IU-
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(4)接續(xù)光纖須在整潔的環(huán)境中進行,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,且木宜長時間暴露在 空氣中更不能讓其受潮。光纖的斷面切割要整齊,且兩個斷面相互間傾斜角要小于0.3 度。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。 ZC]|s[
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(5)光纜進人接線包的兩端必須固定牢靠,以免掛放接線包時因光纜扭轉(zhuǎn)而使光 纖接頭位置錯動,導(dǎo)致接頭處損耗測量值偏大。在熔接施工中常發(fā)現(xiàn)熔接時,在1550 nm窗口下測得的熔接損耗值符合要求,但封好接線包后復(fù)測接頭處損耗的值卻偏大, 這通常是由光纖接頭位置錯動引起的,此時可改在1310nm窗口復(fù)測,若測量值偏小則 是光纖接頭位置錯動,須重新盤繞光纖余長,若偏大則是熔接問題,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牢固地固定在儲纖盤板上。接線 包兩側(cè)的光纜余長的盤繞直徑直控制在40cm左右,不宜太小,以免統(tǒng)中光纖因過分扭 曲而受損。 5,-g^o7
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(6)熔接機及切割刀具等對光纖熔接損耗也有較大影響,熔接時要根據(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)熔時間及主熔電流、主熔時間等。熔接 時應(yīng)及時除去熔接機V型槽內(nèi)以及切割刀具中的光纖碎末和粉塵。灼識熔接機使用完畢后須 除去機器外殼上的灰塵,若在潮濕環(huán)境中使用還須對其做防潮處理。四川灼識熔接機電極的使 用壽命一般約2000次,要求每放電熔接20次后須運行清洗程序來清洗電極,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,工作條件較差時可熔 接30-40次后放電清洗一次,這樣既延長了電極的使用壽命又不致加大熔接損耗。使 用時間較長的熔接機電極上面會有一層灰垢導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增大, 此時可拆下電極,用酒精棉輕輕擦試后再裝到熔接機上并放電清洗一次,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適合在野外作 業(yè)的熔接機來熔接光纖。