1光纤的熔接实验北京交通大学.docx

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1光纤的熔接实验北京交通大学

1光纤的熔接实验--北京交通大学

光波技术基础实验

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光波技术基础实验

实验一光纤熔接实验

一、  实验目的

熟悉光纤，了解切割仪器和熔接仪器的使用，进行光纤熔接并测

量熔接点的损耗（dB）。

二、  实验仪器

一段光纤，酒精，绵纸，切割仪器，自动熔接机，剥线钳。

三、  实验步骤

1.   取两段需要固定连接的光纤跳线，在其中的一段跳线的一端

套上热缩管；

2.   用剪刀等工具去除松套管和尼龙加强材料，露出光纤紧套管；

3.   用光纤紧套管剥除工具去除紧套管，露出光纤涂敷层；

4.   用光纤剥线钳剥去大约 10 厘米的光纤涂敷层，露出光纤包层；

5.   用绵纸蘸酒精把剥好的光纤擦干净；

6.   左手拿光纤把脱去涂敷层的一端放入切割仪器靠近自己一边

的凹槽里，切割点到有涂敷层的地方大约留半厘米，感觉放

平后按下切割机的盖子开始切割，听到轻微的“咔踏”一声

后，切割完毕；

7.   切割好的光纤放入光纤熔接机一侧的光纤夹持器；

8.   另一段光纤跳线重复进行 2.至 6.的操作，放入光纤熔接机另

一侧的光纤夹持器；

9.   两段切割好的光纤放入熔接机后，观察熔接机屏幕，当显示

2

（1.5）

5

光波技术基础实验

下面给出三种情况下的所得的功率传输系数。

（1）光纤端面纵向分离损耗

由于端面分离，光束离开发射光纤端面后即散开，部分光线不能

照到接收光纤芯子的端面上，于是引起耦合损失。

当间隙加大时，耦

合损失也随之增加。

一般两光纤中的基模场有不同的模场半径，设各

为 S1 、 S2 。

光纤端面的纵向分离距离为Ｄ。

定义归一化分离距离为

Z = D k0n3 S1S2 ,n3 为空隙的介质折射率指数。

则传输系数为

T =

1          2         2

2           2          2         2  2               2

2

2

2

]

（1.6）

当两光纤的端面完全接触时，Ｄ＝0，Ｚ＝0，则

22 ⎥

2

（1.7）

如果两根光纤的模场半径相同， S1 = S2,T = T0 = 1。

这是理想情况。

除了上述由光束发散所引起的损耗外，还有在光纤芯子与空气交界面

上的反射损耗。

空气的折射率指数为 n

3

=  n  0   =  1 ，设光纤芯子折射率为

2

应的耦合损耗为 L=0.177dB。

发射光纤端面与接收光纤端面的反射损耗

相同，所以总反射损耗为 0.35dB。

在两端面之间加折射率匹配液可以

减小这种损耗。

（2）光纤横向偏移损耗

如两根光纤横向位移为 d，则功率传输系数为

T = T  exp[-2 d  / （S  + S  ）]

222

012

（1.8）

6

光波技术基础实验

T0 为无横向偏移时的功率传输系数，如式（1.7）。

定义当传输功率

减小到无横向偏移的

1 e

1 2

，Te = T0  e ，

在 S1 = S2 = S 的情况下，de = S 。

可见该距离恰为模场半径，利用

这一原理可进行光纤模场半径的测量。

（3）方向倾斜损耗

如两根光纤以轴向偏移角θ 倾斜，则功率传输系数为

2

2

1

+ S2 ）λ2 ]}

（1.9）

T0 为θ = 0的功率传输系数。

当功率减小为Te = T0  e 时，相应的倾斜

角为

θe =

2

1

πn2S1S2

1 2

λ

（1.10）

五、  实验结果

在对光纤进行熔接之前，我们先对光纤做了处理，包括去除松套

管和尼龙加强材料、去除紧套管，以及剥去光纤涂敷层，露出光纤包

层，然后进行切割和最后的熔接。

实验结果如下图所示：

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光波技术基础实验

从图中可以看出，光纤已完成了熔接。

熔接的损耗约为 0.07dB。

六、  实验结果分析

1.  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。

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。

非本征因素即接续技术。

包括以下几点：

（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。

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光波技术基础实验

（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。

（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。

2.  减小损耗的办法：

（1）选用品质较高的合格光纤。

（2）实验过程不随意弯曲光纤，保持实验环境整洁，尤其是切割

刀和熔接机电弧放电机构部分；光纤严格用酒精清洁。

（3）实验者熟悉操作流程，放置光纤的过程不能再次污染光纤和

仪器。

（4）光纤的断面切割要整齐，要求放置光纤时需要严格置于 V 形

槽内，加紧再垂直切割等。

七、  实验体会

在这次光纤的熔接实验中，我们完成了对两根光纤的熔接。

虽然

在实验前看老师示范操作的时候觉得挺简单的，但是在自己操作之后

还是遇到了很多问题，比如去除紧套管时长度太长导致去除的时候比

较费力，用酒精擦拭的时候一不小心就会把光纤弄断，以及切割时有

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光波技术基础实验

时会导致切割口不整齐等等。

在整个实验的过程中我们的光纤也由于

各种原因断了好多次，在一次又一次更加细心的重复之后，我们终于

成功地完成了熔接。

这次实验让我通过自己亲手操作了解了光纤熔接的过程，通过熔

接之前对光纤的处理也对实际应用中光纤的结构有了更清楚的认识。

在实验过程中多次出现问题也让我体会到在学习生活中细心的重要性，

最终完成了光纤的熔接，感觉还是比较有成就感的。

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