减少光纤接头熔接损耗的途径

减少光纤接头熔接损耗的途径

王永利

天津市路安电气化监理有限公司天津300250

摘要：光纤传输具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、光缆直径小、重量轻、原材料来源丰富等优点，因而光纤已成为通信传输的主要载体。光在光纤中传输时会产生损耗，由于光纤自身固有的传输损耗是在光纤制造过程中产生的，工程中无法控制，而光纤接头处的熔接损耗则与光纤的本身及现场施工有关，因而努力降低光纤接头处的熔接损耗就显得尤为重要。我们经过长期的工作实践，总结出了减少光纤接头熔接损耗的几条途径，说明如下分析。

关键词：熔接损耗；途径

一、光纤接头熔接损耗的概念

光纤熔接是用熔接机（FusionSplitter）将两段光缆中需要连接的光纤分别一一连接起来，熔接时采用短暂电弧烧熔两根光纤端面使之连成一体。光纤接续后光传输到接头处会产生一定的损耗，称之为熔接损耗或接续损耗。由于光纤接续质量直接影响光纤线路传输损耗的容限、影响传输距离等，因此要求光纤接头处的熔接损耗尽可能小，以确保光纤的传输质量。目前，多数熔接法都可以做到使熔接损耗值小于0.1dB，甚至可以达到小于0.05dB的水平，对具体的光纤线路工程而言，可根据具体情况如光纤线路中继段长度、光设备发射功率与接收灵敏度及系统容量等来确定每个光纤接头允许的熔接损耗值，将其作为熔接损耗指标在有关技术文件中加以明确规定，《铁路通信施工规范》中规定一个中继段内的光纤接头的平均损耗为单模（1310nm,1550nm）≤0.08dB。

二、光纤接头熔接损耗的测量

测量光纤接头熔接损耗需用光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer——OTDR），这种仪器采用后向散射法来测量光纤接头处的熔接损耗值。熔接机上虽也显示熔接损耗值，但因其是采用光纤芯轴直视法进行局部监视测得的，仅在非常理想的状态下才反映实际的熔接损耗，故一般仅供参考用。由于光纤的折射率、芯径、模场直径及瑞利散射系数的不同，所以从光纤接头两端分别测量熔接损耗得到的两个方向的熔接损耗测量值是不同的且相差较大，《铁路通信施工规范》中规定了熔接损耗的测量应分别从光纤接头的两端进行测量，亦即双向测量，取两个方向测量值代数和的平均值作为该接头处熔接损耗值。

由于被接续的两根光纤散射性能的差异，OTDR测得光纤接头的熔接损耗值可能为正值也可能为负值，对熔接损耗为负值的光纤接头可认为熔接合格，一般不重新熔接；熔接时每个接头的熔接损耗的OTDR测量值一般应小于熔接损耗所要求的指标值的1／2～2／3，如指标要求小于0.1dB，则单向测量值一般应小于0.05～0.06dB。

测量熔接损耗的方法一般有远端环回双向监测法，即将OTDR置于中继段开始接续的那端，在接续点的前一个光缆端头将光纤临时作环接构成回路，从而可对光纤接头进行双向测量，这种方法避免了光纤接续错乱，及时按双向测量要求测出光纤接头熔接损耗并判断损耗值是否超标，避免了单向测量不能及时测得熔接损耗而导致日后对损耗值超标的接头进行返工的缺点。

三、影响光纤接头熔接损耗的主要因素

影响光纤熔接损耗的因素较多，大体可分为光纤本征因素和非本征因素两类。

1、光纤本征因素是指光纤自身因素，主要有四点：（1）光纤模场直径不一致；（2）两根光纤芯径失配；（3）纤芯截面不圆；（4）纤芯与包层同心度不佳。其中光纤模场直径不一致影响最大，按CCITT(国际电报电话咨询委员会)建议，单模光纤的容限标准如下：

模场直径：（9～10μm）±10％，即容限约±1μm；

包层直径：125±3μm；

模场同心度误差≤6％，包层不圆度≤2％。

2、影响光纤接续损耗的非本征因素即各种人为因素及仪器设备等因素对熔接损耗的影响。主要有五点：（1）轴心错位：单模光纤纤芯很细，两根对接光纤轴心错位会影响接续损耗。当错位1.2μm时，接续损耗达0.5dB。（2）轴心倾斜：当光纤断面倾斜1°时，约产生0.6dB的接续损耗，如果要求接续损耗≤0.1dB，则单模光纤的倾角应为≤0.3°。（3）端面分离：活动连接器的连接不好，很容易产生端面分离，造成连接损耗较大。当熔接机放电电压较低时，也容易产生端面分离，此情况一般在有拉力测试功能的熔接机中可以发现。（4）端面质量：光纤端面的平整度差时也会产生损耗，甚至气泡。（5）接续点附近光纤物理变形：光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大等，都会对接续损耗有影响，甚至熔接几次都不能改善。

3、其他因素的影响。接续人员操作水平、操作步骤、盘纤工艺水平、熔接机中电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等均会影响到熔接损耗的值。

四、减少光纤接头熔接损耗的途径

由于内因造成的损耗不能以继续操作来减少，只能靠接续操作把外因造成的损耗尽量缩小，从而减小光纤线路传输损耗。根据笔者实践及有关资料介绍，建议可采取如下措施来降低光纤接头的熔接损耗:

1．一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤

对于同一批次的光纤，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。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤，按要求的光缆长度连续生产，在每盘上顺序编号并分清A、B端，不得跳号。敷设光缆时须按编号沿确定的路由顺序布放，并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连，从而保证接续时能在断开点熔接，并使熔接损耗值达到最小。

2．光缆敷设按要求进行

设光缆时必须采用牵引速度不大于20m／min的无级调速的机械牵引法，牵引力不得超过光缆允许张力的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力必须施加在光缆中的加强件上，架设后光缆受到最大负载时产生的伸长率应小于0.2％，为避免牵引过程中光纤受力和扭曲，在必要时需制作光缆牵引端头，施工中光缆的弯曲半径应大于光缆直径的20倍，光缆必须从缆盘上方放出并保持松驰弧形且无扭转、严禁打小圈弯折扭曲等，从而尽可能地降低光缆中光纤受损伤的几率，避免因光缆端部的光纤受损伤而使接头熔接损耗增大。

3．挑选经验丰富训练有素的光纤接续人员进行接续

现在熔接大多是熔接机自动熔接，但接续人员的水平直接影响接续损耗的大小。接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程图（如图1）进行接续，并且熔接过程中应一边熔接一边用OTDR测试熔接点的接续损耗。不符合要求的应重新熔接，对熔接损耗值较大的点，反复熔接次数以3～4次为宜，多根光纤熔接损耗都较大时，可剪除一段光缆重新开缆熔接。

4．接续光缆应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，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。

切割后光纤不得在空气中暴露时间过长，尤其是在多尘潮湿的环境中。光纤的断面切割要整齐，且两个断面相互间倾斜角要小于0.3度。将光纤放置到熔接机的V型槽中时动作要轻巧，这是因为对纤芯直径10μm的单模光纤而言，若要熔接损耗小于0.08dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8μm。

5、光缆进入接线包的两端必须固定牢靠。

在熔接施工中常发现熔接时，在1550nm窗口下测得的熔接损耗值符合要求，但封好接线包后复测接头处损耗的值却偏大，这通常是由光纤接头位置错动引起的，此时可改在1310nm窗口复测，若测量值偏小则是光纤接头位置错动，须重新盘绕光纤余长，若偏大则是熔接问题，需重新熔接，为避免这种现象，须用不干胶带将光纤接头和光纤余长牢固地固定在储纤盘板上。接线包两侧的光缆余长的盘绕直径要控制在40cm左右，不宜太小，以免光纤因过分扭曲而受损。

五、结束语

降低光纤接头熔接损耗可有效地减小光缆线路传输损耗，从而提高其传输质量，因而有着重要的实际意义。只要针对影响光纤接头熔接损耗的各种不良因素综合采取文中所述各种措施就能最大程度地降低熔接损耗，从而使光纤线路具有较高的传输质量。