光通信原理课程设计汪名鹏Word文档下载推荐.docx

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产生光纤接续损耗的原因有两种：

（1）光纤本征损耗:

本征损耗是光纤材料所固有的一种损耗，这种损耗是无法避免的，引起光纤本征损耗的主要原因是散射和吸收。

散射是光纤在生产过程中经过高温软化后，冷却固化时由于热扰动引起的材料密度不均匀而产生的瑞利散射；

吸收是光纤材料中的杂质粒子因其固有频率而对某些波长的光产生强烈的吸收。

（2）光纤的附加损耗:

附加损耗是在成纤后产生的损耗，这种损耗主要是由于光纤受到弯曲和微弯曲所产生的。

即光纤从直线部分进入弯曲部分时传导模变成了辐射模，因而造成光损耗。

在成缆过程中，在光缆敷设和连接时，都不可避免地要发生弯曲。

光纤接续时，弯曲损耗系数b弯为：

b弯=C1e–C2R

式中,R是光纤弯曲的曲率半径；

C1`C2是光纤结构传输常数，与R无关。

对于单模光纤，在两光纤完全对准，且认为端面间设有任何间隙的情况下，接续损耗主要取决于两光纤模场直径的差异。

接续损耗为：

b=20lg[1/2（d1/d2+d2/d1）],d1与d2分别为两光纤的模场直径。

显然，当d1=d2时，也就是这两根单模光纤的模场直径相同时，其接头损耗b=0。

2．影响光纤接续损耗的原因

影响光纤接续损耗的原因,主要包括光纤本身的结构参数和熔接机质量。

同时我们也不能忽视影响接头损耗的人为因素和机械因素。

这种因素大约有下面几种：

光纤收容弯曲损耗，光纤断面质量，横向失配，纵向分离，轴向倾斜，后三种是人为或机器的对纤偏差。

3．光纤接续损耗的处理

两根光纤在接续中，由于本身结构指标偏差的存在，自然会对光纤接续损耗造成不同程度的影响。

在施工中为了减小接续损耗，对光纤的模场直径，纤芯和包层的同心度及纤芯的不圆度3个因素可采取配置措施来解决。

要求两根相连的光纤模场差<

0.5mm，以减少由于模场直径偏差而产生的附加接续损耗。

光纤接续中应注意以下几个方面：

（1）清洁光纤

清洁光纤作为接续工作中的第一步必须做好，否则会影响到熔接机光纤对准和纤芯放电熔接时的受热程度，从而改变接续损耗的大小。

（２）端面处理

光纤端面处理的是否完好也是导致损耗增大的原因之一。

（３）熔接机的放电强度

熔接机的放电强度对减少光纤熔接损耗有着重要的作用。

不同的光纤有着不同的熔接强度，所以也有不同的熔接电流，其强度的大小直接影响着相连的两根光纤间隙熔化的大小，过强的电流会使相连光纤的熔化间隙增大，反之则减少。

（４）增强保护和盘纤处理

光纤的增强保护和盘纤处理是光纤接续的最后工序。

在做增强保护时，一定要注意光纤的保护管中央是否有气泡，光纤是否保持垂直。

如果出现气泡，则表示该部分光纤实际处于裸露状态，再加上机械应力和热效应力作用容易使光纤产生微裂纹并使之扩大，从而增加接头损耗或在接头处发生反射现象。

如果光纤没有垂直，则会增加微弯附加损耗。

光纤收容时，应注意光纤的弯曲半径以及压纤、露纤等现象，以降低由于光纤弯曲而增加的线路损耗，从而避免在做中继段测试时才发现有接续点损耗增大和接头出现反射等现象。

４．光纤端头受损和受潮的处理

光纤端头受到损伤主要是指光缆在敷设过程中端头处一段光缆受到过大的拉力而使光纤受到损伤，光缆端头受潮是因为在敷设完毕后放入人孔时没有经过防潮处理。

无论是光纤损伤还是受潮都将引起光纤的损耗增大和接头损耗增大。

为防止光纤端头受损和受潮，放光缆时可适当增加预留长度，在接续前截去受损或受潮的一段。

５．光纤尺寸、数值孔径和散射系数差异的处理。

用ＯＴＤＲ测量光纤接头损耗主要是测后向散射光，在测量方向上，当接头处两根光纤存在尺寸上的差异时，其瑞利散射的部分前向散射光会变成后向散射光，使后向散射光增大而造成该接头损耗成为增益，即损耗值为负数，而另一个接头由于有尺寸差异其瑞利散射光的部分后向散射光变成了前向散射光，使其后向散射光陡降，这时该接头损耗很大。

同样数值孔径、散射系数的变化对后向散射影响也很大。

在接续中，用ＯＴＤＲ测量最好在两端进行，取接头的的平均接头损耗，即b=（b1+b2）/2,（b1、b２分别为两端测量的接头损耗值），若b２的值很大，而b1为负值，平均值很小，那么整个中继段的衰耗就会满足规定的标准。

所以说，由于光纤尺寸、数值孔径和散射系数差异引起的接头损耗是否会影响传输质量要看整个中继段的损耗是否符合设计指标要求。

6．施工及维护时的注意事项

（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。

（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500米），以尽量减少接头数量。

敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。

（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试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进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。

使用光时域反射仪（OTDR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。

（4）保证接续环境符合要求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。

光纤切割后不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。

接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。

7.光纤接续端面的质量标准要求

（1）光纤的接头端面处理标准

光纤接续前须将两根光纤的接头端面处理好。

端面质量不好有下列几种情况：

切割面与轴向不垂直有夹角δ，在多模光纤δ应小于3°

，而在单模光纤应保持小于1

°

，才能使接头具有低损耗；

端面不平滑例如端面带有楔形尖端、端面呈凸圆形、端面的缺破以及端面锯齿形和端面沾有污物。

（2）光纤的端头对准要求

接续时两条光纤的端头必须对准。

否则会增加接头损耗。

做到对准的要求是：

轴线必须对准成一直线，轴线间不要有角度，两端面间不要有空隙，因为这一切会造成光线传输中的反射。

以上所述几种非对准情况对于单模光纤要比多模光纤增加更大的附加损耗。

（3）端面及环境清洁

光纤接头端面处理好及施工现场环境保持清洁很重要，否则将增加接头损耗。

（4）接续前的端面制备

操作时应注意端面平整、无毛刺、无缺损，与轴线垂直。

处理端面好坏，对连接损耗有很大影响。

因此，光纤端面切割时，应将切割刀放置平稳，接续人员身体坐正，两手自然放在操作台上，不能有抖动现象。

光纤端面制作时，要求平齐，不能有角度。

端面不整齐，有角度、有缺陷都会使光纤接续衰耗增大。

要保持端面的完整性，当光纤端面切割以后，须注意勿使端面撞碰其它物体，要将光纤妥善地放入V型槽内，两端面距离调至2~3mm，不能相碰。

（5）做好接续中的质量监测

即从接续开始到完成（包括热缩套管保护，尾纤往接头盒内盘绕固定，穿管道等），远端（局）站内光纤时域反射仪（OTDR）仪表均应对接头损耗进行测量监视。

如果发现仪表屏幕上出现“台阶”，则表明出现问题。

可能因操作不当造成光纤受压、缠绕直径过小（小于4cm）、或出现硬弯、半折断状态等。

余纤不能挤压、光纤的余纤盘处理不当，光纤受到挤压时，都会产生较大衰耗，在OTDR显示屏上就会看到“台阶”，当重新盘纤，没有挤压现象时，“台阶”就会消失。

8.光纤接续的方法

光纤接续方法可分为熔接法和机械法等3类。

熔接法接头损耗小、成本低和简便快捷，所以一般采用电弧的熔接法。

（1）光纤接续的程序

除去套层，包括预涂层和二次涂层；

切断光纤，制备端面；

轴向校准或调整，对正中心；

选择合适的方法进行连接和安装；

对接头加以保护；

接头特性的测试检查及评价。

（2）接续的熔接方法

利用高压放电产生2000℃的电弧，使光纤端面局部熔化，靠光纤自己的内应力而接续在一起。

该法设备简单、接续损耗小、接头可靠性高和应用广泛。

采用熔接法时，纤芯对准机构的精确性是关键。

熔接参数的选择对保证接头的高强度、低损耗也有重要作用。

熔接参数包括电极距离、电弧电流、预熔前光纤端面间距、预熔时间、重熔前光纤送进量和重熔时间等。

熔接法可以熔接单模和多模光纤，也可以一次熔接单芯或多芯光纤。

为了加强接头的机械强度，可选用金属棒套管或夹板保护。

9.熔接机的选择

应根据光缆工程要求，配备蓄电池容量和精密度合适的熔接设备。

按照经验，日本FSM—30S电弧熔接机性能优良、运行稳定、熔接质量高，且配有防尘防风罩、大容量电池，适宜于各种大中型光缆工程。

而西门子X—76熔接机体积较小、操作简单、备有简易切刀，蓄电池和主机合二为一，携带方便，精度比前者稍差，电池容量较小适宜于中小型光缆工程。

日本FSM—30S电弧熔接机

10.结论

光缆接续是光缆线路施工中的重要组成部分，光缆接续的质量好坏直接影响到施工质量，影响光通信质量。

提高光缆接续质量在线路施工中十分重要。

11.参考文献

[1]帕勒里斯（JosephC.Palais）、李玉权、王江平、刘杰光纤通信（第5版）.电子工业出版社

，2011-01

[2]廖延彪、黎敏、张敏光纤传感技术与应用.清华大学出版社，2009-01

[3]张克宇、滕方奇通信光缆线路的维护与施工.中国铁道出版社,2001-12

12.设计体会

经过对光纤接续损耗的分析及处理的研究，让我更好的了解了光纤的结构，也了解到光纤在实际施工中的注意事项。

不仅更好的巩固了所学的知识，还能联系实际，把知识运用到实际当中。

（注：

可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!

）