光纤熔接损耗及测量

张万里

（中国电子科技集团公司第四十一研究所， 安徽 蚌埠 233006）

光纤熔接损耗及测量

张万里

（中国电子科技集团公司第四十一研究所， 安徽 蚌埠 233006）

本文讨论了光纤熔接损耗的三个方面，包括光纤熔接损耗的影响因素、如何降低熔接损耗以及熔接损耗的测量，对施工人员了解并控制光纤熔接损耗有很好的帮助。

光纤；损耗；测量

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要的支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信具有通信容量大、传输距离远、信号干扰小、易于铺设、材料来源丰富、光缆寿命长等优点，在各类通信网络中得到广泛的应用。市场上大部分光纤熔接机通过光纤对准系统对准光纤，然后电极两端发出高压电弧，利用电弧的高温将两段光纤熔接。光纤熔接机可以得到低损耗、低反射、高机械强度、长期稳定的熔接接头，在光纤通信工程与维护中广泛应用。

光纤熔接一般通过熔接损耗和熔接点强度判断光纤熔接质量的好坏，而最核心的评价标准是熔接损耗。本文将对熔接损耗的影响因素和如何减小熔接损耗，以及熔接损耗的测量进行探讨。

一、熔接损耗的影响因素

光纤熔接损耗的大小直接影响到光信号的传输质量和传输距离，是一个光纤传输系统是否良好的重要指标。光纤损耗的影响因素可归纳为光纤本征因素和非本征因素两大类。

（一）光纤本征因素是由于光纤本身而造成的熔接损耗，主要可以分为以下4点：

1.光纤模场直径不一致，模场直径的大小与所使用的波长有关，随着波长的增加模场直径也随着增大；

2.两根光纤芯径失配；

3.纤芯与包层同心度不佳；

4.纤芯界面不圆。

本征因素中，对光纤熔接损耗影响最大的因素是光纤模场直径不一致性，以CCITT建议标准来看，单模光纤的容限标准有如下几点：模场直径为（9～10um）±10%，即容限约±l um；包层直径为125土3um；模场同心度误差＜6%，包层不圆度＜2%。

（二）光纤的非本征因素是由于光纤接续的工艺技术造成的熔接损耗，主要可以分为以下6点：

1.光纤的切割断面质量：光纤切割断面的平整度、缺口、毛刺、倾斜角等都会对光纤损耗产生影响。

2.光纤轴心错位：由于单模光纤的纤芯较小，在光纤熔接设备对芯时未能精确对准，在熔接后就会产生熔接损耗。

3.光纤断面分离：造成断面分离的原因有光纤熔接机放电电压过低，造成熔接温度不够，电弧的偏差，光纤熔接机推进异常都会造成断面分离。

4.接续点附近的物理变形：熔接好的光纤，光缆的架设拉伸变形、接续盒中夹持光纤压力大、光纤小弯或急弯盘绕等，将会对光纤熔接损耗产生影响。

5.操作者的操作水平：一个熟练的操作者，可以避免因操作的生疏、光纤制作不良、机器的操作错误造成熔接损耗。

6.其他因素：熔接机器的参数设置、工作环境的清洁程度、温度、气压等也会对熔接损耗产生影响。

二、如何降低熔接损耗

前面介绍光纤的熔接损耗影响因素有光纤本征因素和非本征因素，其中光纤的本征因素是由于光纤本身所造成的损耗，我们只能从光纤本身考虑，施工中尽量采用同厂同批次的优质光纤。而非本征因素，通过我们的努力，是可以很大程度的降低熔接损耗的。

（一）要熔接的两根光纤应采用同厂同批次的优质光纤

光纤本征因素中的光纤模场直径会对熔接损耗产生很大影响，而对于同厂同批次的光纤，其模场直径基本相同，光纤在某点断开后，两端间的模场直径可视为一致，因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度，从而避免了因光纤模场直径不一致而导致光纤接头熔接损耗偏大。所以光纤生产厂家在保证生产出优质光纤的同时，应将同一批次的光纤，按顺序编号每盘光纤，并且每盘光纤应标明始端和末端。在施工时，应保证前一盘光纤的末端要与后一盘光纤的始端相连。这样就可以避免因模场直径不同，而造成熔接损耗，使熔接损耗的本征因素影响最小化。

（二）光纤端面的制备

光纤的切割端面对光纤熔接损耗有很大影响。如果光纤端面不良，光纤端面不平整，有缺口、毛刺、倾斜角过大等问题，熔接损耗将大大增加。因此，制备高质量的光纤端面，是光纤熔接过程中至关重要的一环。光纤端面的制备包括剥覆、清洁、和切割三个步骤。

1.剥覆光纤：剥除涂覆层的方法分有冷剥法和热剥法。光纤冷剥法是使用米勒钳的钳口钳紧光纤，匀速拉动光纤以去除涂层。冷剥钳压紧时钳口尺寸略小于250nm，不至于压断光纤。光纤热剥法是用光纤热剥器剥离光纤涂覆层。在使用热剥器剥离涂覆层时，将裸纤夹持在热剥器的剥纤槽中，热剥器加热软化光纤涂覆层一段时间后，拉出光纤即可。热剥器剥纤的优点在于：对光纤端面损伤小，易操作；但较冷剥钳来说，携带不方便，需要电源。

2.光纤的清洁

对光纤的清洗一般使用棉纱蘸无水乙醇清洗，也可以使用超声波清洗器清洗。使用无水乙醇清洗可以避免光纤表面残留水分。使用超声波清洗器清洗比人工清洗的更洁净，但需用专用设备和电源。

3.光纤端面的切割

切割光纤端面的工具主要有机械式切割刀和超声波电动式切割刀［3］。

机械式切割刀主要有两种切割方式：一种是将光纤固定在定位槽中，通过推动刀片切割光纤的切割方式。另一种是将光纤放置在固定刀口上，通过向下压切割压板来切断光纤的切割方式。超声波电动式切割刀是通过电机带紧光纤压块将光纤拉紧，再通过超声波将光纤与刀面轻轻触碰，切断光纤。从理论上来讲，使用基于超声波技术的切割刀切割出的光纤端面质量最好。

（三）高性能熔接机的使用和设置

使用高性能的光纤熔接机，并根据光纤类型正确合理地设置熔接参数、预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等，使用中和使用后要及时去除熔接机中的灰尘，每次使用前应将熔接机在熔接环境中放置至少十五分钟，熔接机电极的使用寿命一般约2000次，每放电熔接20次后须运行清洗程序来清洗电极。

（四）良好的熔接环境

接续光纤须在整洁的环境中进行，严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，这样不仅会使熔接的损耗比较大，而且也会对熔接机造成损害，光纤接续部位及工具、材料也应保持清洁，光纤接头不能受潮，光纤也必须清洁，上面不得有污物。

（五）经验丰富的施工人员

光纤熔接的每一道工序都离不开人，即使是当前熔接机都是自动熔接，但是机器的参数依然需要施工人员根据当时的情况进行设置。获得良好的光纤接头也需要经验丰富的施工人员的熟练操作。所以，选择经验丰富、操作熟练的施工人员进行光纤熔接能够获得较小的光纤损耗。

光纤端面不良，熔接机使用设置不当，不良环境等都会产生熔接损耗。在施工过程中就要根据情况进行调整和维护。表1为不良熔接现象和解决方法。

表1 不良熔接和解决方法

现象 原 因 解决方法熔接点有气泡光纤端面有灰尘 检查光纤切割刀是否工作良好，清洁光纤推进量太小 做推进量校准光纤分离放电电弧强度太大 做电弧校准，调整电弧强度熔接点过粗光纤推进量太大 做推进量校准放电电弧强度大 做电弧校准，调整电弧强度

三、光纤损耗的测量

熔接损耗是度量光纤接续质量的重要指标，在施工中，最常用的损耗测试方法是熔接机的熔接点损耗评估法和光时域反射仪（OTDR）测试法。

（一）熔接机的损耗评估

有些熔接机在完成光纤熔接后会给出熔接损耗值。其原理是利用图像进行光纤纤芯偏差的分析，由此定义特定的参数（如光纤端面角、纤芯的偏差、纤芯的翘曲度等）。熔接评估损耗就是利用以上参数，通过经验公式计算得出。该技术是通过熔接的图像来估算熔接损耗，无法覆盖所有熔接损耗的机理，通常会导致对损耗过优的估计。其测量值很可能和真实的接续损耗值有相当大的差异，所以这种测量并不能准确的代表熔接损耗的真实值，一般仅供参考使用。

（二）使用光时域反射仪（OTDR）

使用OTDR能够获得较为准确的熔接损耗值。OTDR是一种根据后向散射与菲涅耳反射原理，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减信息，从而测量出光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及光纤沿长度的损耗分布等情况一种仪器。

如图1所示，OTDR的工作原理是：脉冲发生器发射电脉冲进入电光变换器（E/O），电光变换器将电脉冲转换成光脉冲，光脉冲经过光纤传进光定向耦合器，通过连接器后，入射到待测光纤的前表面，同时光定向耦合器也将散射和反射光耦合到光电变换器（O/E），光电转换器再将微弱的散射和反射光信号转变成电信号并且送入放大器，放大后的电信号经

3过信号处理后就可以得到各点处波形了，最后再分析波形，就可以得出光纤的损耗特性。用OTDR测试接续点损耗一旦超标，应及时重新熔接。在施工中，使用OTDR进行接续点损耗测量的方法有：远端监测法，近端监测法和远端环回双向监测法。由于远端环回双向监测法要求OTDR的测量距离范围比较大，并且其测量方法过于复杂，只能适用于12芯以下的光缆，所以本文不对其进行介绍。下文将对远端监测法和近端监测法进行介绍。

图2是远端监测法的工作示意图，OTDR放置在施工光缆线路的始端，施工时光纤接续点不断向前移动，OTDR则在始端对接续点的质量和熔接损耗进行实时监测和测量。远端监测法的优点主要是测量偏差比较小，但缺点是只能单向测量，只对模场直径一致性较好的光纤有一定的适应性。

图3是近端监测法的工作示意图，OTDR跟随光纤熔接施工人员，始终设置在连接点前方一个盘长的距离处，进行实时监测。这种近端监测法OTDR需不断向前移动，每熔接一个光纤接头，都进行测试。

四、结论

本文对光纤熔接损耗的影响因素、如何降低熔接损耗以及熔接损耗的测量进行了探讨，在光纤熔接的过程中，了解熔接损耗的这三个方面，将对光纤的熔接质量产生积极的作用。随着熔接技术的发展，为了获得良好的损耗，我们需要不断学习掌握新的熔接技术，了解熔接损耗的产生原因，进而有针对性的减小熔接损耗，同时熔接损耗的精确测量是光纤熔接的最终检验。

［1］莫徽忠.改善光纤熔接机性能的三种途径［J］.柳州职业技术学院学报，2007，（2）.

［2］薛鸿寰，冯小东.浅谈光缆熔接技术［J］.有线电视技术，2010，（1）.

［3］陈 伟.海底光缆维修中保障光纤接续质量的探讨［J］.国际线缆与连接.2009，（5）.

（责任编辑：袁 媛）

The Loss and Measurement of Optical Fiber Fusion

ZHANGWan-li
（The 41st Institute ofCETC，Bengbu 233006，Anhui）

Three aspects of optical fiber fusion loss are presented，which are the factors affecting the fiber optical fusion loss，the methods to reduce the fusion loss and the measurement of fusion loss.The study helps builders to comprehend and control the fiber optical fusion loss.

optical fiber；fusion loss；measurement

TN929.11

A

1671-802X（2015）06-0001-04

2015-10-25

张万里（1988-），男，安徽阜阳人，助理工程师。研究方向：依爱系列光纤熔接机的生产调试与维修。E-mail：wanlizhang.ok@163.com.