光纤通信技术实训设计.doc

摘 要 光纤通信的产生和发展是电信史上的一场重要革命，特别是近年来随着数据业务 的增长，网络的带宽需求呈现加速增长的趋势，这使光网络成为光纤通信技术活跃的 领域。在光通信工程中，光缆的接续及光器件的应用好坏会直接影响到整个系统的损 耗及传输的性能，而掌握光纤熔接设备的使用以及光器件的指标测试，就成了光纤通 信专业学生应该掌握的内容，本文主要包括熔接机的具体操作，光器件的测试和光纤 传输系统的实现。 关键词：光纤通信；光纤熔接；光器件；熔接机 1 abstract optical fiber communication is the birth and development of an important history of the telecommunications revolution, especially in recent years with the growth of business data, network bandwidth demand growth has accelerated the trend, which makes optical fiber communication technologies become active areas. in the optical communications engineering, fiber optic cable and optical components follow the application will directly affect the quality of the whole system loss and transmission performance, and master the use of fiber optic splicing equipment and optical devices indicator test, became optical fiber communication students should grasp the contents of this paper include specific welding machine operation, the optical components and optical fiber transmission system test can be achieved. key words: optical fiber communication; fiber splicing optical devices; fusion splicer 目 录 引言.1 1 光纤熔接.2 11 康宁光纤熔接机 x762 111 康宁光纤熔接机介绍2 112 康宁光纤熔接机应用2 113 康宁光纤熔接机特性2 12 光纤熔接的流程.2 2 光无源器件的测试4 21 光源选择.4 22 功率计选择.4 23 光衰减器.4 231 光衰减器的衰减原理5 232 光衰减器的性能指标5 24 光分路器.6 241 光分路器的分光原理6 242 光分路器的常用技术指标6 25 光纤活动连接器.7 251 光纤活动连接器结构7 252 光纤活动连接器的表征指标9 253 光纤活动连接器的使用10 26 数据测试.10 3 码型变换.11 31 电路组成.11 311 编码电路11 312cmi 解码.12 32 实验过程.13 4 电话光纤传输系统13 41 电路原理.13 411 模拟电话13 412 数字电话14 413pcm 码调制14 42 实验过程.15 5 结论16 谢辞.17 参考文献18 1 引言 本文是光纤设备的应用实例。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质 将信息从一处传至另一处的通信方式。1996年英籍华人高锟博士发表了一篇划时代性 的论文，他提出利用带有包层材料的石英玻璃光学纤维，能作为通信媒质。从此，开 创了光纤通信领域的研究工作。1977年美国在芝加哥相距7000米的两电话局之间，首 次用多模光纤成功地进行了光纤通信试验。85微米波段的多模光纤为第一代光纤通信 系统。1981年又实现了两电话局间使用1.3微米多模光纤的通信系统，为第二代光纤通 信系统。1984年实现了1.3微米单模光纤的通信系统，即第三代光纤通信系统。80年代 中后期又实现了1.55微米单模光纤通信系统，即第四代光纤通信系统。用光波分复用 提高速率，用光波放大增长传输距离的系统，为第五代光纤通信系统。新系统中，相 干光纤通信系统，已达现场实验水平，将得到应用。光孤子通信系统可以获得极高的 速率，20世纪末或21世纪初可能达到实用化。在该系统中加上光纤放大器有可能实现 极高速率和极长距离的光纤通信。 光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已 超过1100万千米。光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。一对单模光纤可同时开 通35000个电话，而且它还在飞速发展。光纤通信的建设费用正随着使用数量的增大而 降低，同时它具有体积小，重量轻，使用金属少，抗电磁干扰，抗辐射性强，保密性 好等优点。本文主要包括熔接机的具体操作，光器件的测试和光纤传输系统的实现。 2 1 光纤熔接 11 康宁光纤熔接机 x76 111 康宁光纤熔接机介绍 康宁 x76 光纤熔接机是目前市面上最紧凑的一款直到 12 芯的带纤熔接系统。从 1995 被引入，并不断的更新直到现在，该系统提供用户最大的操作便利和久经考验的 各项功能，而价格却非常的低。全自动操作、熔接损耗评估、参数优化功能（vpo）仅 仅是 x75-12 光纤熔接机众多特性中的小部分。由于采用固定硅材 12 芯带 v 型槽，该 系统特别适合熔接光纤带和成带光纤直到 12 芯。精确的 12 芯带 v 型槽和光纤带夹具 系统使光纤轻松对接而无需过多的调节成为可能。3d 光纤位置评估保证 v 型槽中的污 物被精确查找和光纤端面质量的保证。这样以上两方面的因素不会对熔接产生不良的 影响。在该情况下，用户可预先设定接受限制。为了使整个熔接过程可以被跟踪，光 纤两个方向上都会被交替显示在 5.5 英寸的显示屏上。对于 x75-12 光纤熔接机运输箱 的配置，建议包括电源系统（包括一个 2.3ah 电池） 、一套熔接保护装置、和熔纤盘支 架。当然，该运输箱还可包含其它一些附件如：12 芯带光纤切割刀、热剥离器、成带 器等。 112 康宁光纤熔接机应用 （1）适合所有 125um 包层的硅玻璃系列单模和多模光纤。 （2）适合单根光纤, 2 to 12 的成带光纤和相应芯数的带纤。 （3）适用于所有光纤通讯网络，特别适合在高光纤密度、大芯数的网络结构中(如城 市接入网，高密度的室内光缆系统，catv 光缆接入网等)。 （4）对于同一标准 12 芯带纤或成带散纤的熔接，平均衰减小于 0.05db ，典型多模带 状光纤的接头平均衰减小于 0.05db。 （5）特别适合于窄小空间和要求很轻重量的场合。 113 康宁光纤熔接机特性 （1）高分辨率视频图象评估系统 l-pas，显示光纤对准，偏移探测，端面质量评估。 （2）熔接损耗值估计。 （3）全自动、自动、手动三种熔接操作方式。 （4）张力测试。 （5）用户自定义 x/y 轴最小偏移值。 （6）可贮存 250 个熔接数据。 （7）高度补偿至海拔 4000 米。 （8）易维护的电极和光学系统。 12 光纤熔接的流程 (1)接通电源后开机 在开机，确定两电极已经被正确地安装、固定。开机后熔接机使用的软件版本被 3 显示在显示器上，并且执行一个自检程序，如果电极盖被关上，电极会被一个清洁电 弧自动清洁。在显示器上一个状况报告显示已被选择设置的应用程序。两侧光纤滑动 夹槽自动进入到工作位置。 (2)将热保护套管穿入需融接的光纤 请确认在光纤剥线及剪断之前，将保护套管套在其中一根需要融接的光纤上。 (3)去除光纤被覆 用光纤剥线钳一次性剥除 20mm30mm 长的光纤被覆。剥除时，光纤保持平直（绝 对不准用力弯曲光纤或把光纤缠在手指上)。 (4)清洁裸光纤 用蘸有酒精的镜头纸擦净光纤，去除光纤表面的被覆残留。二次湿擦、一次干擦。 (5)切断光纤 用专业的光纤切断工具（光纤切割刀）切断光纤。一般建议切断长为 1416mm（光纤切断后，不能再触摸，或者擦拭光纤） 。 (6)放置光纤 熔接机的参数调整完毕、光纤端面处理好后，可以将处理好的光纤放置于融接机 的 v 形槽中。打开防风盖后，找到位于融接机顶部中间位置的 v 形槽和光纤夹。首先 将光纤夹顶钮向后推，松开光纤夹。抬起光纤夹可同时抬起裸光纤夹和包层光纤夹。 将光纤放入 v 形槽，使光纤端面悬伸至融接部位上方。光纤应大致位于 v 形槽和电极 的中间。包层末端应和融接机上的切断长标记对准。 （注意：请勿将光纤端面触及任何 部位，以免弄脏或损坏光纤）轻轻将光纤夹压片压下，使得光纤包层夹压紧光纤包层。 然后放下裸光纤夹，使光纤嵌入 v 形槽中。以相同方法处理另一根光纤。关闭防风盖， 并确认光纤从防风盖两侧缺口中伸出。 (7)按 set 按钮开始自动融接 在自动方式下，融接机显示以下信息提示： 光纤端面间距调整 聚焦 瞬间电弧放电清除灰尘 光纤端面检查 x、y 画面互换 在 x 和 y 画面下对准光纤纤芯或光纤外径 电弧放电，高温融化光纤端面 利用 hdcm 检查 x 和 y 画面中的融接结果 推定融接损耗 (8)检查融接结果、推定融接损耗 4 若融接结果良好，屏幕提示“请开防风盖” 。因为推定精度为 1，所以有可能出 现推定损耗为 0.00db 的情况，但实际的损耗并非为零，不过应可控制在 0.02db 以内， 目前的融接技术也确实很高了。 (9)取出融好的光纤，将热保护套管移至融接点 (10)加热补强（如未使用热保护套管，此项不做） 熔接机内置的加热补强器位于顶盖前部中央位置。轻轻拉直光纤，并将其连同热 保护套管放入加热器中央。将光纤放在加热器夹具的压柄上，使光纤及保护套管进入 加热器中。两端的夹具会同时关上，并通过磁铁固定光纤。按 heater set，融接机进 入加热循环，收缩热保护套管。heater set 键上的绿色 led 指示灯表示加热器正在工 作，如需取消加热，请再按 heater set。 (11)取出融接和加强完毕的光纤（如未使用热保护套管，此项不做） 约 90 秒后，融接机蜂鸣器提示加热完成。抬起两端夹具，取出补强部分。轻拉光 纤两端保持其平直。目测加热结果。 2 光无源器件的测试 21 光源选择 测试光源是测试系统的激励源，由于用于测试而非用于传输，一般来说不需要功 率太高，激光光源 0dbm，宽谱源-10dbm/nm 足以满足测试要求。同样因为是用于测试， 光源的功率稳定度相当重要，除此之外还有一个相干长度的问题。其实任何激光光源 都有相干长度的问题，一般 fp 或 dfb 激光光源的相干长度为 1,000 米或更长，人为使 激光器的线宽变宽后也有 10 米左右，这就是说，只要测试系统的光路短于这个长度， 就会有干涉，测试就会测不准或者可靠性降低。有一种基于掺铒光纤环的可调谐激光 器很好地解决了这一问题，该激光器相干长度只有 15 厘米，而器件测试长度一般 13 米，所以一定不会有相干的影响，从而使测试值的稳定度、重复性和可靠性都非 常高，是一种非常适合于器件测试的光源。 22 功率计选择 功率计探测器的材料大致决定了功率计的整体性能，一般有 ge、si、ingaas 等材 料的探测器，除此之外还有一种低偏振反映度(pdr)探测器，这种探测器是在 ingaas 探测器的基础上添加一些材料使得其对 pdl 非常不敏感，所以很适合用于 pdl 的测试。 除了以上传统的探测器类型，还有一种宽口径积分球探测器技术。这种探测器的 探测器面积相当于 7mm2，由于采用积分球技术，所以它没有传统大口径探测器的表面 不均匀性、光纤对准和光纤头容易触及探测器表面的问题，测试重复性也是传统探测 器所无法相比的。 23 光衰减器 光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，是光纤 catv 中的一个不可缺少的 5 器件。到目前为止市场上已经形成了固定式、步进可调式、连续可调式及智能型光衰 减器四种系列。 231 光衰减器的衰减原理 光衰减器的类型很多，不同类型的衰减器分别采用不同的工作原理。 (1)位移型光衰减器。 众所周知，当两段光纤进行连接时，必须达到相当高的对中精度，才能使光信号 以较小的损耗传输过去。反过来，如果将光纤的对中精度做适当的调整，就可以控制 其衰减量。位移型光衰减器就是根据这个原理，有意让光纤在对接时，发生一定的错 位。使光能量损失一些，从而达到控制衰减量的目的，位移型光衰减器又分为两种： 横向位移型光衰减器、轴向位移型光衰减器。横向位移型光衰减器是一种比较传统的 方法，由于横向位移参数的数量级均在微米级，所以一般不用来制作可变衰减器，仅 用于固定衰减器的制作中，并采用熔接或粘接法，到目前仍有较大的市场，其优点在 于回波损耗高，一般都大于 60db。轴向位移型光衰减器在工艺设计上只要用机械的方 法将两根光纤拉开一定距离进行对中，就可实现衰减的目的。这种原理主要用于固定 光衰减器和一些小型可变光衰减器的制作。 (2)薄膜型光衰减器。 这种衰减器利用光在金属薄膜表面的反射光强与薄膜厚度有关的原理制成。如果 玻璃衬底上蒸镀的金属薄膜的厚度固定，就制成固定光衰减器。如果在光纤中斜向插 入蒸镀有不同厚度的一系列圆盘型金属薄腊的玻璃衬底，使光路中插入不同厚度的金 属薄膜，就能改变反射光的强度，即可得到不同的衰减量，制成可变衰减器。 (3)衰减片型光衰减器。 衰减片型光衰减器直接将具有吸收特性的衰减片固定在光纤的端面上或光路中， 达到衰减光信号的目的，这种方法不仅可以用来制作固定光衰减器，也可用来制作可 变光衰减器。 232 光衰减器的性能指标 (1)衰减量和插入损耗。 衰减量和插入损耗是光衰减器的重要指标，固定光衰减器的衰减量指标实际上就 是其插入损耗，而可变衰减器除了衰减量外，还有单独的插入损耗指标，高质量的可 变衰减器的插入损耗在 1.0db 以下，一般情况下普通可变衰减器的该项指标小于 2.5db 即可使用。在实际选用可调衰减器时，插入损耗越小越好。但这势必会牵扯到价格。 (2)光衰减器的衰减精度。 衰减精度是光衰减器的重要指标。通常机械式可调光衰减器的衰减精度为其衰减 量的0.1 倍。其大小取决于机械元件的精密加工程度。固定式光衰减器的衰减精度很 高。通常衰减精度越高，价格就越高。 (3)回波损耗。 6 在光器件参数中影响系统性能的一个重要指标是回波损耗。回返光对光网络系统 的影响是众所周知的。光衰减器的回波损耗是指入射到光衰减器中的光能量和衰减器 中沿入射光路反射出的光能量之比。高性能光衰减器的回波损耗在 45db 以上。事实上 由于工艺等方面的原因，衰减器实际回波损耗离理论值还有一定差距，为了不致于降 低整个线路回波损耗，必须在相应线路中使用高回损衰减器，同时还要求光衰减器具 有更宽的温度使用范围和频谱范围。 24 光分路器 与同轴电缆传输系统一样，光网络系统也需要将光信号进行耦合、分支、分配， 这就需要光分路器来实现，光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，是具有多 个输入端和多个输出端的光纤汇接器件，常用 mn 来表示一个分路器有 m 个输入端和 n 个输出端。在光纤 catv 系统中使用的光分路器一般都是 12、13 以及由它们组成 的 1n 光分路器。 241 光分路器的分光原理 光分路器按原理可以分为光纤型和平面波导型两种，光纤熔融拉锥型产品是将两 根或多根光纤进行侧面熔接而成；光波导型是微光学元件型产品，采用光刻技术，在 介质或半导体基板上形成光波导，实现分支分配功能。这两种型式的分光原理类似， 它们通过改变光纤间的消逝场相互耦合（耦合度，耦合长度）以及改变光纤纤半径来 实现不同大小分支量，反之也可以将多路光信号合为一路信号叫做合成器。熔锥型光 纤耦合器因制作方法简单、价格便宜、容易与外部光纤连接成为一整体，而且可以耐 孚机械振动和温度变化等优点，目前成为市场的主流制造技术。 熔融拉锥法就是将两根（或两根以上）除去涂覆层的光纤以一定的方法靠扰，在 高温加热下熔融，同时向两侧拉伸，最终在加热区形成双锥体形式的特殊波导结构， 通过控制光纤扭转的角度和拉伸的长度，可得到不同的分光比例。最后把拉锥区用固 化胶固化在石英基片上插入不锈铜管内，这就是光分路器。这种生产工艺因固化胶的 热膨胀系数与石英基片、不锈钢管的不一致，在环境温度变化时热胀冷缩的程度就不 一致，此种情况容易导致光分路器损坏，尤其把光分路放在野外的情况更甚，这也是 光分路容易损坏得最主要原因。对于更多路数的分路器生产可以用多个二分路器组成。 242 光分路器的常用技术指标 (1)插入损耗。 光分路器的插入损耗是指每一路输出我相对于输入光损失的 db 数，其数学表达式 为：ai=-10lg pouti/pin ，其中 ai 是指第 i 个输出口的插入损耗；pouti 是第 i 个输 出端口的光功率；pin 是输入端的光功率值。 (2)附加损耗。 附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于输入光功率损失的 db 数。值得一提 7 的是，对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制 作过程的固有损耗，这个损耗越小越好，是制作质量优劣的考核指标。而插入损耗则 仅表示各个输出端口的输出功率状况，不仅有固有损耗的因素，更考虑了分光比的影 响。因此不同的光纤耦合器之间，插入损耗的差异并不能反映器件制作质量的优劣。 (3)分光比。 分光比定义为光分路器各输出端口的输出功率比值，在系统应用中，分光比的确 定是根据实际系统光节点所需的光功率的多少，确定合适的分光比（平均分配的除外） ， 光分路器的分光比与传输光的波长有关，例如一个光分路在传输 1.31 微米的光时两个 输出端的分光比为 50：50；在传输 1.5m 的光时，则变为 70：30（之所以出现这种 情况，是因为光分路器都有一定的带宽，即分光比基本不变时所传输光信号的频带宽 度） 。所以在订做光分路器时一定要注明波长。 25 光纤活动连接器 251 光纤活动连接器结构 光纤活动连接器是实现光纤之间活动连接的无源光器件，它还有将光纤与有源器 件、光纤与其它无源器件、光纤与系统和仪表进行连接的功能。活动连接器伴随着光 通信的发展而发展，现在已形成门类齐全、品种繁多的系统产品，是光纤应用领域中 不可缺少的、应用最广泛的基础元件之一。 尽管光纤（缆）活动连接器在结构上千差万别，品种上多种多样，但按其功能可 以分成如下几部分：连接器插头、光纤跳线、转换器、变换器等。这些部件可以单独 作为器件使用，也可以合在一起成为组件使用。实际上，一个活动连接器习惯上是指 两个连接器插头加一个转换器。 (1)连接器插头。 使光纤在转换器或变换器中完成插拔功能的部件称为插头，连接器插头由插针体 和若干外部机械结构零件组成。两个插头在插入转换器或变换器后可以实现光纤（缆） 之间的对接；插头的机械结构用于对光纤进行有效的保护。插针是一个带有微孔的精 密圆柱体，其主要尺寸如下： 外径 2.4990.0005mm 外径不圆度 0.0005mm 微孔直径 1260.5m 微孔偏心量 1m 微孔深度 4mm 或 10mm 插针外圆柱体光洁度 14 端面曲率半径 20-60mm 插针的材料有不锈钢、全陶瓷、玻璃和塑料几种。现在市场上用得最多的是陶瓷， 陶瓷材料具有极好的温度稳定性，耐磨性和抗腐蚀能力，但价格也较贵。塑料插头价 8 格便宜，但不耐用。市场上也有较多插头在采用塑料冒充陶瓷，工程人员在购买时请 注意识别。 插针和光纤相结合成为插针体。插针体的制作是将选配好的光纤插入微孔中，用 胶固定后，再加工其端面，插头端面的曲率半径对反射损耗影响很大，通常曲率半径 越小，反射损耗越大。插头按其端面的形状可分为 3 类：pc 型、spc 型、apc 型。pc 型插头端面曲率半径最大，近乎平面接触，反射损耗最低；spc 型插头端面的曲率半径 为 20mm，反射损耗可达 45db，插入损耗可以做到小于 0.2db；反射损耗最高的是 apc 型，它除了采用球面接触外，还把端面加工成斜面，以使反射光反射出光纤，避免反 射回光发射机。斜面的倾角越大，反射损耗越大，但插入损耗也随之增大，一般取倾 角为 8090，此时插入损耗约 0.2db，反射损耗可达 60db，在 catv 系统中所有的光纤 插头端面均为 apc 型。要想保证插针体的质量，光纤的几何尺寸必须达到下列要求： 光纤外径比微孔直径小 0.0005mm；光纤纤芯的不同轴度小于 0.0005mm。因此，插针和 光纤以及两者的选配对连接器插头的质量影响极大，也是连接器插头质量好坏的关键。 (2)跳线 将一根光纤的两头都装上插头，称为跳线。连接器插头是跳线的特殊情况，即只 在光纤的一头装有插头。在工程及仪表应用中，大量使用着各种型号、规格的跳线， 跳线中光纤两头的插头可以是同一型号，也可以是不同的型号。跳线可以是单芯的， 也可以是多芯的。跳线的价格主要由接头的质量决定。因而价格也相差较大。在选用 跳线时，本着质优价廉去选是不错，但一定不要买质次价低的产品。 (3)转换器 把光纤接头连接在一起，从而使光纤接通的器件称为转换器，转换器俗称法兰盘。 在 catv 系统中用得最多的是 fc 型连接器；sc 型连接器因使用方便、价格低廉，可以 密集安装等优点，应用前景也不错，除此地外，st 型连接器也有一定数量的应用。 afc 型连接器。fc 型连接器是一种用螺纹连接，外部元件采用金属材料制作的圆形 连接器。它是我国采用的主要品种，在有线电视光网络系统中大量应用；其有较强的 抗拉强度，能适应各种工程的要求。 bsc 型连接器。sc 型连接器外壳采用工程塑料制作，采用矩形结构，便于密集安装； 不用螺纹连接，可以直接插拔，操作空间小。实用于高密集安装，使用方便。 cst 型连接器。st 型连接器采用带键的卡口式锁紧结构，确保连接时准确对中。 这三种连接器虽然外观不一样，但核心元件套筒是一样的。套筒是一个加工 精密的套管（有开口和不开口两种） ，两个插针在套筒中对接并保证两根光纤的对准。 其原理是：以插针的外圆柱面为基准面，插针与套筒之间为紧配合；当光纤纤芯外圆 柱面的同轴度、插针的外圆柱面和端面、以及套筒的内孔加工的非常精密时，两根插 针在套筒中对接，就实现了两根光纤的对准。 9 下面详细讲一下套筒。套筒有两种结构：开口套筒与不开口套筒。 a开口套筒。开口套筒在连接器中使用最普遍，其主要尺寸为：外径： 3.20.01mm，内径 2.50.02mm，内孔光洁度：14；弹性形变：小于 0.0005mm，插针插入或拔出套筒的力：3.92-5.88n。开口套筒采用高弹性的材料，如 磷青铜、铍青铜和氧化锆陶瓷制作，当插针插入套筒之后，套筒对插针的夹持力应保 持恒定，这三种材料制作的套筒都在应用，但以铍青铜和氧化锆陶瓷居多。 b不开口套筒。不开口套筒在连接器中应用较少，在光纤与有源器件的连接中应用较 多，其外型尺寸与开口套筒基本上一致。不同之处在于它的内孔直径为 2.5+0.0005mm，即比插针的外径大 1m；既让插针能够顺利插入，同时间隙也不能 太大，保证光纤与有源器件（如激光管、探测器）连接时，重复性、互换性达到要求 的指标。 上述三种型号的转换器，只能对同型号的插头进行连接，对不同型号插头的连接， 就需要下面三种转换器。即：fc/sc 型转换器用于 fc 与 sc 型插头互连；fc/st 型 转换器用于 fc 与 st 型插头互连，sc/st 型转换器用于 sc 与 st 型插头互连。 市场上的法兰盘价格高低之间相关数倍，其实讲完这些，读者也应该明白原因在何处。 (4)变换器 将某一种型号的插头变换成另一型号插头的器件叫做变换器，该器件由两部分组 成，其中一半为某一型号的转换器，另一半为其它型号的插头。使用时将某一型号的 插头插入同型号的转换器中，就变成其它型号的插头了。在实际工程应用中，往往会 遇到这种情况，即手头上有某种型号的插头，而仪表或系统中是另一型号的转换器， 彼此配不上，不能工作。如果备有这种型号的变换器，问题就迎刃而解了。对于 fc、sc、st 三种连接器，要做到能完全互换，有下述 6 种变换器。scfc，将 sc 插头 变换成 fc 插头；stfc 将 st 插头变换成 fc 插头；fcsc 将 fc 插头变换成 sc 插头； fcst 将 fc 插头变换成 st 插头，scst 将 sc 插头变换成 st 插头；stsc 将 st 插 头变换成 sc 插头。 实际上光纤的活动连接除了采用上述的活动连接器外，如果是紧急抢修断光缆， 而手头又没有熔接机，通常采用一种机械连接头（也称快速接线子）处理。其利用一 个玻璃微细管来定位，用一套机械装置来紧固光纤，使用时先切开光纤，对端面进行 清洁处理，光纤端头保留 68mm，然后将光纤的两个端面在玻璃微细管的中央对准后 夹紧，拧紧两端的螺帽即可实现光纤的可靠连接。这种机械连接头的长度约 40mm，直 径不超过 5.7mm，平均插入损耗小于 0.4db，反射损耗大于 50db，抗拉强度大于 1.25kg，更重要的是装配时间极短，确实是一种快速抢修必备工具。 252 光纤活动连接器的表征指标 (1)插入损耗 10 插入损耗定义为光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光 功率的比率的分贝比。其表达式为 il=-10lg pi/po（db） ，其中 po输入端的光功率， pi输出端的光功率。插入损耗越小越好。从理论上讲影响插入损耗的主要因素有以 下几种：纤芯错位损耗、光纤倾斜损耗、光纤端面间隙损耗、光纤端面的菲涅耳反射 损耗、纤芯直径不同损耗、数值孔径不同损耗。不管那种损耗都和生产工艺有关，因 此生产工艺技术是关键。 (2)回波损耗 回波损耗又称反射损耗，是指在光纤连接处，后向反射光相对于输入光的比率的 分贝数，其表达式为 rl=-10lg pr/po db，其中 po输入光功率，pr后向反射光功 率。 反射损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。改进回波损耗的途径 只有一个，即将插头端面加工成球面或斜球面。球面接触，使纤芯之间的间隙接近于 “0” ，达到“物理接触” ，使端面间隙和多次反射所引起的插入损耗得以消除，从面使 后向反射光大为减少。斜球面接触除了实现光纤端面的物理接触以外，还可以将微弱 的后向光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯，斜球面接触可以使回波损耗达到 60db 以上，甚至达到 70db。关于插头的类型定义前面已述，此处不多讲。 253 光纤活动连接器的使用 活动连接器一般用于下述位置： (1)光端机到光配接箱之间采用光纤跳线； (2)在光配线箱内采用法兰盘将光端机来的跳线与引出光缆相连的尾纤连通； (3)各种光测试仪一般将光跳线一端头固定在测试口上另一端与测试点连接； (4)光端机内部采用尾纤与法兰盘相连以引出引入光信号； (5)光发射机内部，激光器输出尾纤通过法兰盘与系统主干尾纤相连；光分路器的输 入、输出尾纤与法兰盘的活动连接。 26 数据测试 (1)插入损耗(insertion loss) 就光耦合器而言，插入损耗定义为指定输出端口的光功率相对全部输入光功率的 减少值。该值通常以分贝(db)表示，数学表达式为: ili=-10lg(poi/pi) 其中，ili 是第 i 个输出端口的插入损耗；poi 是第 i 个输出端口测到的光功率值； pi 是输入端的光功率值。 (2)附加损耗(excess loss) 附加损耗定义为所有输出端口的光功率总和相对于全部输入光功率的减小值。该 值以分贝(db)表示的数学表达式为: el=-10lg(po/pi) 对于光纤耦合器，附加损耗是体现器件制造工艺质量的指标，反映的是器件制作 11 过程带来的固有损耗；而插入损耗则表示的是各个输出端口的输出功率状况，不仅有 固有损耗的因素，更考虑了分光比的影响。因此不同种类的光纤耦合器之间，插入损 耗的差异，并不能反映器件制作质量的优劣，这是与其他无源器件不同的地方。 (3)分光比(coupling ratio) 分光比是光耦合器所特有的技术术语，它定义为耦合器各输出端口的输出功率的 比值，在具体应用中常常用相对输出总功率的百分比来表示: cr=poi/poi x 100 例如对于标准 x 形耦合器，1:1 或 50：50 代表了同样的分光比，即输出为均分的器件。 实际工程应用中，往往需要各种不同分光比的器件，这可以通过控制制作过程的停机 点来得到。 p1=-4.25;p2=-4.46;p3=-4.48;p4=-7.71;p5=-8.52;p6=-21.84;p7=-21.36; (p1:输入功率;p2:固定衰减功率;p3:可调衰减功率;p4:支路 1 输出功率;p5: 支路 2 输 出功率;p6: 支路 3 输出功率;p7:输出总功率；单位：dbm) 衰减量 =p1-p2=-4.25+4.46=0.21 插入损耗 =p1-p3=-4.25+4.48=0.23 附加损耗 =p1-p7=-4.25+21.36=17.21 p8=p1+p2+p3=-38.04 分光比 cr1=p4/p8*100%=7.71/38.04*100%=20.27% 分光比 cr2=p5/p8*100%=8.52/38.04*100%=22.40% 分光比 cr3=p6/p8*100%=21.84/38.04*100%=57.41% 3 码型变换 31 电路组成 cmi 码即为传号翻转码， “1”交替的用“00”和“11”表示，而“0”则固定用 “01”表示，因此 1bit 变为 2bit，故属于二电平的 nrz 的 1b2b 码型，这种码的特点 是有一定的纠错能力，易于实现，易于定时提取，因此在低速系统中选为传输码型， 图 1-1 为 cmi 码与 nrz 的关系。 图 1-1 12 311 编码电路 编码电路结束来自信号源的单极性非归零码（nrz） ，并把这种码型量变为 cmi 码 发送至光发送单元，其图如图 1-2： 图 1-2 伪随机码为 15 位的 pn 码，其输入的信码序列如图 1-3： 图 1-3 电路各测试点波形如图 1-4： 图 1-4 312cmi 解码 解码采用如下思路：当时钟和信码对齐时，如果输入的是“11”或“00”则输出 为“1” ， 如果输入的是“10”或“01”则输出为“0” ，图 1-5 是解码电路各点波形图： 13 图 1-5 32 实验过程 （1）接通电源，打开开关，看到电源指示灯亮，系统状态指示灯全亮闪烁 3 次后熄灭， 表示系统进入正常工作状态。 （2）用连接导线连接 cmi-out 和 cmi 测试点后，按下“cmi”键，再按下“确认”键 确定，cmi 指示灯