降低光纖接頭熔接損耗的方法分析

王美丹

（蘭州軍區(qū)聯(lián)勤部通信站，甘肅 蘭州 730003）

降低光纖接頭熔接損耗的方法分析

王美丹

（蘭州軍區(qū)聯(lián)勤部通信站，甘肅 蘭州 730003）

光纖熔接指的是利用熔接器將兩根光纖連接在一起的方法，這種方法連接的光纖性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，應(yīng)用十分廣泛。但需要注意的是，在兩個(gè)光纖的接頭處容易產(chǎn)生熔接損耗而影響光纖信號(hào)傳輸質(zhì)量。為此，文章首先分析總結(jié)了影響光纖接頭熔接損耗的主要因素，分別有本征因素和非本征因素，之后針對(duì)性地提出了降低光纖接頭熔接損耗的方法，旨在確保光纖信號(hào)傳輸質(zhì)量，提升光纖通信的應(yīng)用水平。

光纖接頭；熔接損耗；影響因素；光纖端面

為了保證光纖傳輸?shù)膬?yōu)良特性，有必要明確光纖接頭熔接損耗的影響因素，并采取有效措施降低光纖接頭熔接損耗。本文簡(jiǎn)要分析了光纖接頭熔接損耗的降低方法，旨在為相關(guān)研究和實(shí)踐提供參考。

1 影響光纖接頭熔接損耗的因素分析

1.1 本征因素

本征因素指的是被連接光纖之間光學(xué)特性的差異，這種差異性會(huì)影響光纖接頭熔接損耗。

第一，是光纖模場(chǎng)直徑的不一致，單模光纖中光斑的大小就是光纖模場(chǎng)直徑，單模光纖纖芯及包層截面光功率等決定著光纖模場(chǎng)直徑，其對(duì)光纖熔接質(zhì)量有著一定的影響。相關(guān)研究表明，如果被連接兩光纖模場(chǎng)直徑有20%的偏差，則會(huì)導(dǎo)致0.2 dB的光纖接頭熔接損耗［1］。

第二，是芯徑失配，光從大芯徑傳輸?shù)叫⌒緩降倪^(guò)程中，在兩光纖熔接點(diǎn)處，光會(huì)產(chǎn)生反射損耗。

第三，是纖芯與包層同心度不良，光纖熔接的關(guān)鍵在于光纖對(duì)準(zhǔn)，而不是包層對(duì)準(zhǔn)，如果光纖同心度不良，可能導(dǎo)致熔接過(guò)程中包層對(duì)準(zhǔn)而纖芯沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，纖芯沒(méi)有連接上會(huì)導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗的出現(xiàn)。

上述3個(gè)本征因素中，光纖模場(chǎng)直徑不一致對(duì)光纖接頭熔接損耗的影響最大，在實(shí)際工作中應(yīng)尤其注意。

1.2 非本征因素

除了本征因素為，人為因素、儀器設(shè)備因素也會(huì)對(duì)光纖接頭熔接損耗產(chǎn)生一定的影響，具體來(lái)說(shuō)包括以下幾個(gè)方面。

第一，軸心錯(cuò)位。對(duì)于單模光纖來(lái)說(shuō)，其纖芯較細(xì)，在進(jìn)行兩個(gè)光纖對(duì)接的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)纖芯軸心錯(cuò)位的問(wèn)題，從而對(duì)熔接損耗產(chǎn)生影響。如果軸心出現(xiàn)1.2 μm的錯(cuò)位，則會(huì)造成0.5 dB的損耗［2］。

第二，是軸心傾斜。在接續(xù)兩個(gè)光纖的時(shí)候，光纖端面的傾斜會(huì)導(dǎo)致軸心傾斜，從而影響熔接損耗，軸心傾斜1°，則產(chǎn)生的溶劑損耗可以達(dá)到0.46 dB。

第三，是接續(xù)點(diǎn)附近光纖出現(xiàn)變形。在架設(shè)光纜的過(guò)程中，不可避免地會(huì)導(dǎo)致光纜因拉伸或夾固壓力太大而出現(xiàn)物理變形，這也會(huì)導(dǎo)致熔接損耗的出現(xiàn)，甚至經(jīng)過(guò)多次熔接也難以降低損耗。

第四，預(yù)留光纜盤(pán)繞、放電電極清潔情況、接續(xù)環(huán)境的清潔度及熔接機(jī)參數(shù)設(shè)置等也會(huì)不同程度地影響光纖接頭熔接損耗。

2 降低光纖接頭熔接損耗的方法探討

通過(guò)上文的分析可知，光纖接頭熔接損耗的影響因素眾多，且十分復(fù)雜，要想從根本上實(shí)現(xiàn)溶解損耗的降低，需要消除不良因素，具體來(lái)說(shuō)有以下幾種方法：

2.1 在同一線路上，盡可能選擇同一批次優(yōu)質(zhì)名牌裸纖

上文中提到，光纖模場(chǎng)直徑的差異性是導(dǎo)致熔接損耗出現(xiàn)的重要原因，而同一批次光纖的模場(chǎng)直徑基本一致，能夠盡可能降低模場(chǎng)直徑的影響。對(duì)于同一線路來(lái)說(shuō)，光纜生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)盡可能選用同一批次裸纖，以光纜長(zhǎng)度為基礎(chǔ)，進(jìn)行連續(xù)的生產(chǎn)，在每盤(pán)光纖順序編號(hào)上要分清楚A端和B端，避免出現(xiàn)跳號(hào)的情況。在進(jìn)行光纜敷設(shè)的過(guò)程中要按照編號(hào)順序進(jìn)行布放，保證后一盤(pán)光纜的A端與前一盤(pán)光纜的B端對(duì)接相連，在接續(xù)的過(guò)程中，能夠在斷開(kāi)點(diǎn)進(jìn)行熔接，盡可能降低光纖接頭熔接損耗。

2.2 按照相關(guān)要求架設(shè)光纜

在光纜敷設(shè)的過(guò)程中需要以設(shè)計(jì)單位及廠家提出的施工要求和規(guī)范進(jìn)行，采用人力放線的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)將光纜牽引人數(shù)控制在5人以下；采用機(jī)械放線的時(shí)候，要使用張力放線機(jī)，平均牽引力要在光纜允許最大牽引力的80%以下，瞬間牽引力應(yīng)當(dāng)在光纜允許最大牽引力100%以下［3］。通過(guò)規(guī)范的光纜架設(shè)和敷設(shè)施工避免光纖在施工中受到損傷，保證纖芯的完好性，從而避免因纖芯損傷增大熔接損耗。

上文中提到，光纖扭曲變形也是導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗的重要因素，為了避免牽引過(guò)程中光纖變形，可制作光纜牽引接頭，從纜軸放出光纜的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證光纜的松弛狀態(tài)，且避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、打小圈、彎折、變形等情況，以此防止光纖受損，盡可能降低光纖接頭熔接損耗。

2.3 消除人為因素

人為因素是影響光纖接頭熔接損耗的重要因素，在光纖接續(xù)的過(guò)程中，應(yīng)選擇訓(xùn)練有素、經(jīng)驗(yàn)豐富的工作人員，以規(guī)范的接續(xù)工藝為基礎(chǔ)，一邊進(jìn)行熔接，一邊進(jìn)行光纖接頭熔接損耗的測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)熔接損耗超過(guò)規(guī)定要求，則重新進(jìn)行熔接，保證熔接工作的規(guī)范性。光纜進(jìn)入到接續(xù)盒之后，需要進(jìn)行固定，保證光纜牢靠，避免位置出現(xiàn)松動(dòng)。

在進(jìn)行熔接施工的過(guò)程中，往往出現(xiàn)封號(hào)接線包復(fù)測(cè)光纖接頭熔接損耗值偏大的情況，這與光纖接頭位置錯(cuò)動(dòng)有著密不可分的關(guān)系，此時(shí)可以將1 550 nm測(cè)量窗口改為1 310 nm測(cè)量窗口，如果復(fù)測(cè)值偏小，則代表光纖接頭位置出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)，需要對(duì)光纖余長(zhǎng)進(jìn)行重新盤(pán)繞，如果復(fù)測(cè)值偏大，則代表是熔接出現(xiàn)問(wèn)題，需要按照規(guī)范重新進(jìn)行熔接。為了避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象導(dǎo)致熔接損耗增大，可以利用不干膠帶將光纖余長(zhǎng)與光纖接頭在余纖盤(pán)上固定。需要注意的是，為了避免光纖因扭曲變形受損而導(dǎo)致熔接損耗增加，應(yīng)當(dāng)將接續(xù)盒兩側(cè)光纜余長(zhǎng)盤(pán)繞直徑控制在50 cm以上。

2.4 選擇精度高的光纖端面切割器

光纖端面切割器是制備光纖端面的核心設(shè)備，光纖端面的好壞對(duì)光纖接頭熔接損耗有著重要的影響，光纖端面出現(xiàn)毛刺、缺損，則會(huì)導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗增加，因此應(yīng)當(dāng)保證光纖端面為平整的鏡面，此外，上文中提到，軸線出現(xiàn)傾角也會(huì)導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗增加。采用高精度光纖端面切割器則能夠有效解決上述問(wèn)題，同時(shí)能夠提升光纖切割成功率，保證端面質(zhì)量，從而降低光纖接頭熔接損耗，且對(duì)于OTDR盲點(diǎn)測(cè)試、光纖搶修維護(hù)等方面也有著重要作用［4］。

2.5 正確使用熔接機(jī)

熔接機(jī)對(duì)光纖接頭熔接損耗的影響屬于非本征因素的影響，正確的使用熔接機(jī)有利于降低熔接損耗。在進(jìn)行光纖接續(xù)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證施工環(huán)境的清潔性，多塵、潮濕的施工環(huán)境都會(huì)影響熔接質(zhì)量，影響光纖接頭熔接損耗，可在工程車或小型帳篷內(nèi)進(jìn)行熔接施工。此外，應(yīng)當(dāng)保證接續(xù)部位及接續(xù)工具的清潔性和干燥性，在采用光纖端面切割機(jī)切割光纖的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行擦拭，再進(jìn)行切割，保證端面清潔，為了避免灰塵污染和受潮，切割好的斷面不宜長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中。

在使用熔接機(jī)之前，應(yīng)當(dāng)將其放置到熔接環(huán)境中運(yùn)行15 min以上，這是因?yàn)槿劢訖C(jī)通過(guò)傳感器來(lái)獲取濕度、溫度及氣壓等環(huán)境參數(shù)，以此來(lái)自動(dòng)設(shè)置放電的位置和電壓，如果熔接機(jī)放置環(huán)境與使用環(huán)境相差較大（例如冬天室外環(huán)境與室內(nèi)環(huán)境在溫濕度等方面相差較大），則會(huì)影響熔接機(jī)的對(duì)環(huán)境感知的準(zhǔn)確性，從而影響使用性能；在熔接的過(guò)程中，要以光纖類型為依據(jù)來(lái)設(shè)置預(yù)熔電流、預(yù)熔時(shí)間等參數(shù)，進(jìn)行放電試驗(yàn)之后開(kāi)始熔接，此外，熔接的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)及時(shí)清除切割刀具和V型槽中的粉塵及光纖碎屑；熔接完成之后，要做好保養(yǎng)維護(hù)工作，例如除塵、防潮等。

一般來(lái)說(shuō)，熔接機(jī)電極的使用壽命為1 000次左右，每熔接20次之后，需啟動(dòng)清洗程序，對(duì)電極進(jìn)行清洗，如果光纖接續(xù)條件良好，清洗周期可設(shè)置為60次，以此來(lái)延長(zhǎng)電極使用壽命，避免熔接損耗的增加［5］。熔接機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，電極表面會(huì)累積一層灰垢，放電電流會(huì)增加，導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗的增加，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，可以將電極拆卸用酒精棉輕輕擦拭，手動(dòng)擦拭完成之后在安裝在熔接機(jī)上啟動(dòng)放電清洗程序。如果多次清洗仍然出現(xiàn)放電電流較大導(dǎo)致光纖接頭熔接損耗增大的問(wèn)題，則需要更換新的電極。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章的分析可知，光纖接頭熔接損耗的影響因素眾多，且十分復(fù)雜，不僅涉及本征因素的影響，同時(shí)涉及非本征因素的影響，因此需要針對(duì)各種不良因素，合理地采取相關(guān)措施，最大程度降低光纖接頭熔接損耗，以此來(lái)保證光線信號(hào)的傳輸質(zhì)量，提升光纖通信系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

［1］李永權(quán).淺談降低光纖接頭熔接損耗的方法［J］.影像視覺(jué)，2016（Z1）：46-48.

［2］賴益民.降低光纖接頭熔接損耗的原因及解決方法［J］.科技傳播，2012（3）：133-139.

［3］鄭藝彬.第四代通信系統(tǒng)中光纖熔接損耗的研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2014.

［4］何曉紅.低損熔接技術(shù)及在線熔接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究［D］.合肥：安徽大學(xué)，2014.

［5］程蕊嵐，劉繼芳，馬琳.影響光纖熔接損耗的因素及解決方法［J］.電子科技，2009（5）：50-51，58.

Analysis on the method of reducing the splice loss of optical fiber connector

Wang Meidan

（Lanzhou Military Command Communication Station，Lanzhou 730003，China）

Optical fiber fusion splicer refers to the method of two optical fibers connected together by welding，optical fiber connection performance of this method is stable，high mechanical strength，wide range of applications.But it is important to note that，in the two fiber joints，prone to loss of fusion and the effects of fiber based on the quality of signal transmission.Thus，this article firstly analyzed the main factors affecting the fiber joint splicing loss，where there are intrinsic factors and extrinsic factors，then put forward the method of reducing fiber joint splice loss，to ensure that the signal transmission quality of optical fiber，improving the application level of optical fiber communication.

fiber optic connector；splice loss；influence factor；optical fiber end face

王美丹（1976—），女，遼寧丹東，本科，工程師；研究方向：有線通信。