減小單模光纖熔接損耗之研究

在杭州召開的首屆中國光通信基礎產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇得到的信息，到去年底全國敷設光纜總長度已達149.5萬公里。其中以“八縱八橫”為標志的大容量干線光纜總長達33.5萬公里，還有大量的本地中繼光纜和接入網(wǎng)光纜。由于光纜的標準生產(chǎn)長度只有2公里左右，一個實際的光纜通信系統(tǒng)有成百上千公里，包含有若干個中繼段，每個中繼段由若干盤光纜連接而成，因此工程施工中光纜接續(xù)工作量很大。因為每根光纜中又包含有若干芯光纖，所以光纜接續(xù)的核心是光纖接續(xù)。光纖接續(xù)分為非熔接法和熔接法兩大類，目前工程施工中多采用熔接法。由于單模光纖是現(xiàn)在使用最廣泛的光纖，因此研究減小單模光纖熔接損耗很有必要。

減小單模光纖熔接損耗的途徑

減小單模光纖熔接損耗可以在光傳輸過程中減少對光信號的消耗，對提高光纖通信質(zhì)量起著非常重要的作用。減小單模光纖熔接損耗的途徑可作如下考慮：

1.選擇好的光纖熔接機。光纖熔接機按技術發(fā)展水平分為五代機型。第一代手動光纖熔接機已被淘汰；第二代是采用微機控制的自動光纖熔接機，目前技術相對滯后；第三代光纖熔接機的熒屏顯示是利用機內(nèi)裝的顯微攝像機與微處理機對光纖進行攝像及電子顯示，并可自動熔接和估算連接損耗；第四代光纖熔接機與第三代相比能更全面、準確地估算出接頭損耗；第五代光纖熔接機又稱為全自動熔接機，目前還在研制階段。由此可見第三代光纖熔接機和第四代光纖熔接機在是今天光纖通信工程施工中的主力機型。選擇光纖熔接機時，應本著工程要求、經(jīng)濟效益、利用率、實用性等因素綜合考慮。僅從減小單模光纖熔接損耗的角度來考慮，第四代光纖熔接機效果會更好些。

2.保障單模光纖模場直徑匹配。單模光纖的模場直徑不匹配時對熔接損耗影響較大，會產(chǎn)生失配損耗。第一種情況是單模光纖模場直徑為（8€?）微米時，此時最大失配損耗值f為0.272(dB)。當兩根單模光纖模場直徑偏差與數(shù)量如下關系：偏差為2.0m占6%；偏差為1.5m占30%；偏差為1.0m占50%；偏差為0.5m占10%；偏差為0m占4%；則失配損耗平均值為0.076dB。

第二種情況模場直徑9至10m時，此時最大失配損耗值f為0.047dB，如果：偏差為1m占10%；偏差為0.5m占80%；偏差為0m占10%；則失配損耗平均值為0.014dB。

根據(jù)以上計算結果，顯然選擇模場直徑為10m的單模光纖效果較好。因此在單模光纖熔接時要選擇好單模光纖的模場直徑，而且保證兩側單模光纖的模場直徑最大程度匹配。同時作好配盤、配纖工作，就會把失配損耗降低到最小值。

3.制作高質(zhì)量的光纖端面。光纖芯線廣泛采用三層結構，即在光纖表面上涂有一次涂覆層、緩沖層和二次涂覆層。在接續(xù)光纖之前，要去掉光纖末端的涂覆層并清洗干凈，切割的光纖端面應該垂直于光纖芯軸。去掉涂覆層和切斷光纖統(tǒng)稱為光纖端面制作。一個好的光纖端面會產(chǎn)生良好的接續(xù)效果，也會提高通信質(zhì)量。光纖端面制作標準

①剝除光纖末端涂敷層長度大約35mm~50mm；

②用脫脂棉或無塵試紙沾上無水酒精或丙酮將單模光纖末端擦拭干凈。

③使用自動光纖切割器（或切割刀）切割末端光纖，大約保留16mm左右，兩側光纖端面傾斜角均<0.5度。

去掉涂覆層的方法，要求操作方便，光纖表面不能帶傷痕，以保障強度不下降。去掉二次涂覆層可使用光纖剝線鉗。由于一次涂覆層和光纖結合得較牢固，采用機械剝離是困難的，也容易損壞光纖。因此采用浸透高純度酒精或丙酮的脫脂棉擦拭的方法。切割光纖時，最好使用電動超聲波光纖切割機，它是采用刀片劃出痕跡后再給光纖施加拉伸應力使其斷裂，所以能夠切割出理想的光纖端面。

4.避免不同型號光纖之間的熔接。這里所說的不同光纖，主要指的是制作誤差，參數(shù)不同。不同廠家生產(chǎn)的單模光纖接續(xù)時，會因為光纖參數(shù)不同而產(chǎn)生接續(xù)損耗。在連接芯徑相差10%的光纖，光從小芯徑向大芯徑傳輸，產(chǎn)生的連接損耗非常小，只有0.01dB(反方向傳輸損耗會很大)。實際測試值會比計算值稍大一點。另外相對折射率差不同時，接續(xù)損耗的計算值也會不同。當相對折射率差相差10%的光纖相連接時接續(xù)損耗值是0.01dB。由此可見，單模光纖的芯徑、相對折射率差等光纖的參數(shù)不同，偏差在一定范圍之內(nèi)，由此而引起的接續(xù)損耗很小。但是超過一定范圍接續(xù)損耗增加很快，有的竟高達0.50.8dB。因此在施工過程中原則上不使用不同廠家的產(chǎn)品。如果一個光纜系統(tǒng)距離過長，一個生產(chǎn)廠家的光纜不能滿足使用要求時，至少在一個中間段范圍內(nèi)必須使用同一廠家的產(chǎn)品。

結束語

在采取以上四個方面的有效措施之后，并嚴格執(zhí)行單模光纖熔接操作規(guī)范，便可獲得滿意的熔接效果。目前單模光纖熔接損耗平均值僅為0.02dB，隨著科學技術的不斷進步，單模光纖熔接損耗會越來越小，對光纖通信系統(tǒng)的影響也會越來越小。

參考文獻:

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