《网络综合布线系统工程技术实训教程（第5版）》 课件 第11章 光纤熔接工程技术

王公儒主编网络综合布线系统工程技术实训教程第5版内容概要：11.1光纤概述；11.2光纤传输特点；11.3光纤传输原理和工作过程11.4光纤熔接工程技术11.5盘纤11.6光纤熔接工程技术实训项目通过对本章节的学习，熟练掌握光纤熔接技术。学习目标：1.了解光纤及光纤传输特点2.掌握光纤传输原理；3.掌握光纤熔接技术。第11章光纤熔接工程技术11.1光纤概述1.光纤的概念光纤是一种将信息从一端传送到另一端的媒介。是一条玻璃或塑胶纤维作为让信息通过的传输媒介。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。2.光纤与光缆的区别通常光纤与光缆两个名词会被混淆。光纤就是在石英玻璃制成的纤芯外面包覆透明封套和塑料护套组成的信息传输介质，光纤比较柔软，也比较脆，容易折断，无法在工程中实际使用。光缆就是将多根光纤组合在一起，增加缓冲层、保护层和外护套等，光缆的多层保护结构能够始终保持内部的光纤不被损坏，也能防止外部的碾压、砸、电击等外界因素损坏光缆。11.2光纤的传输特点由于光纤是一种传输媒介,它可以像一般电缆线,传送电话通话或电脑数据等资料,所不同的是,光纤传送的是光信号而非电信号，光纤传输具有同轴电缆无法比拟的优点而成为远距离信息传输的首选设备。（1）传输损耗低损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。（2）传输频带宽光纤的频宽可达1GHz以上。（3）抗干扰性强光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。（4）安全性能高光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤无法像电缆一样进行窃听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。（5）重量轻，机械性能好光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。（6）光纤传输寿命长，普通视频线缆最多10-15年，光缆的使用寿命长达30-50年。11.3光纤的传输原理和工作过程1.光纤传输原理光波在光纤中的传播过程利用光的折射和反射的原理来进行的，一般来说，光纤芯子的直径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。对于多层介质形成的一系列界面，若折射率n1＞n2＞n3…＞nm，则入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。光纤由芯子、包层和套层组成。套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。芯子和包层的折射率不同，岂折射率的分布主要有两种形式：连续分布型（又称梯度分布型）和间断分布型（又称阶跃分布型）。2.光纤传输过程首先由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播，在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法，又称亮度调制（IntensityModulation）。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制，PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。功率放大──将光放大器置于光发送端之前，以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大──建筑群较大或楼间距离较远时，可起中继放大作用，提高光功率。前置放大──在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。11.3光纤的传输原理和工作过程11.4光纤熔接工程技术11.4.1光纤熔接技术原理光纤接续采用熔接方式。熔接是通过将光纤的端面熔化后将两根光纤连接到一起的，这个过程与金属线焊接类似，通常要用电弧来完成，如下图所示。光纤熔接示意图11.4.2光纤熔接的过程和步骤光纤穿热缩套管护套（1）开剥光缆，并将光缆固定到接续盒内。在开剥光缆之前应去除施工时受损变形的部分，使用专用开剥工具，将光缆外护套开剥长度1m左右，如遇凯装光缆时，用老虎钳将铠装光缆护套里护缆钢丝夹住，利用钢丝线缆外护套开剥，并将光缆固定到接续盒内，用卫生纸将油膏擦拭干净后，穿入接续盒。固定钢丝时一定要压紧，不能有松动。否则，有可能造成光缆打滚折断纤芯。（2）分纤：将光纤分别穿过热缩套管。将不同束管，不同颜色的光纤分开，穿过热缩套管。剥去涂覆层的光纤很脆弱，使用热缩套管，可以保护光纤熔接头。如图所示请扫描二维码下载和观看西元光纤熔接操作视频，提前进行预习。11.4光纤熔接工程技术（3）准备熔接机打开熔接机电源，采用预置的程式进行熔接，并在使用中和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具，各镜面和V型槽内的粉尘和光纤碎未。（4）制做对接光纤端面。光纤端面制作的好坏将直接影响光纤对接后传输质量，所以在熔接前一定要做好被要熔接光纤的端面。首先用光纤熔接机配置的光纤专用剥线钳剥去光纤纤芯上的涂覆层，再用沾酒精的清洁棉在裸纤上擦拭几次，用力要适度，如图1，然后用精密光纤切割刀切割光纤，切割长度一般为10mm~15mm。如图2。图1用剥线钳去除纤芯涂覆层

图2用光纤切割刀切割光纤11.4.2光纤熔接的过程和步骤11.4光纤熔接工程技术（5）放置光纤。将光纤放在熔接机的V形槽中，小心压上光纤压板和光纤夹具，要根据光纤切割长度设置光纤在压板中的位置，一般将对接的光纤的切割面基本都靠近电极尖端位置。关上防风罩，按“SET”键即可自动完成熔接。（6）移出光纤用加热炉加热热缩套管。打开防风罩，把光纤从熔接机上取出，再将热缩套管放在裸纤中间，在放到加热炉中加热。加热器可使用20mm微型热缩套管和40mm及60mm一般热缩套管，20mm热缩套管需40秒，60mm热缩套管为85秒。如图2。图1熔接光纤放置光纤图2用加热炉加热热缩套管

11.4光纤熔接工程技术（7）盘纤固定。将接续好的光纤盘到光纤中接单元（盘纤盒）内，在盘纤时，盘圈的半径越大，弧度越大，整个线路的损耗越小。所以一定要保持一定的半径，使激光在光纤传输时，避免产生一些不必要的损耗。（8）密封和挂起。如果野外熔接时，接续盒一定要密封好，防止进水。熔接盒进水后，由于光纤及光纤熔接点长期浸泡在水中，可能会先出现部分光纤衰减增加。最好将接续盒做好防水措施并用挂钩并挂在吊线上。至此，光纤熔接完成。11.4光纤熔接工程技术11.4.3光缆接续质量检查在熔接的整个过程中，保证光纤的熔接质量、减小因盘纤带来的附加损耗和封盒可能对光纤造成的损害，决不能仅凭肉眼进行判断好坏：1）熔接过程中对每一芯光纤进行实时跟踪监测，检查每一个熔接点的质量；2）每次盘纤后，对所盘光纤进行例检，以确定盘纤带来的附加损耗；3）封接续盒前对所有光纤进行统一测定，查明有无漏测和光纤预留空间对光纤及接头有无挤压；4）封盒后，对所有光纤进行最后监测，以检查封盒是否对光纤有损害。11.4光纤熔接工程技术11.4.4影响光纤熔接损耗的主要因素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。11.4光纤熔接工程技术11.4.4影响光纤熔接损耗的主要因素影响光纤接续损耗的非本征因素即接续技术。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。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，甚至熔接几次都不能改善。其他因素的影响。接续人员操作水平、操作步骤、盘纤工艺水平、熔接机中电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等均会影响到熔接损耗的值。11.4光纤熔接工程技术11.4.5降低光纤熔接损耗的措施1．一条线路上尽量采用同一批次的优质光缆对于同一批次的光纤，其模场直径基本相同，光纤在某点断开后，两端间的模场直径可视为一致，因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤，按要求的光缆长度连续生产，在每盘上顺序编号并分清A、B端，不得跳号。敷设光缆时须按编号沿确定的路由顺序布放，并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连，从而保证接续时能在断开点熔接，并使熔接损耗值达到最小。2．光缆架设按要求进行在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及折、扭曲，应按“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，能够有效地防止打背扣的发生。牵引力不超过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应加在光缆的加强件上。敷放光缆应严格按光缆施工要求，降低光缆施工中光纤受损伤的几率，避免光纤芯受损伤导致的熔接损耗增大。11.4光纤熔接工程技术11.4光纤熔接工程技术11.4.5降低光纤熔接损耗的措施3．挑选经验丰富训练有素的光纤接续人员进行接续现在熔接大多是熔接机自动熔接，但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图进行接续，并且熔接过程中应一边熔接一边用OTDR测试熔接点的接续损耗。不符合要求的应重新熔接，对熔接损耗值较大的点，反复熔接次数以3～4次为宜，多根光纤熔接损耗都较大时，可剪除一段光缆重新开缆熔接。4．接续光缆应在整洁的环境中进行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。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。11.4光纤熔接工程技术4.4.5降低光纤熔接损耗的措施5．选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面光纤端面的好坏直接影响到熔接损耗大小，切割的光纤应为平整的镜面，无毛刺，无缺损。光纤端面的轴线倾角应小于1°，高精度的光纤端面切割器不但提高光纤切割的成功率，也可以提高光纤端面的质量。6．熔接机的正确使用熔接机的功能就是把两根光纤熔接到一起，所以正确使用熔接机也是降低光纤接续损耗的重要措施。根据光纤类型正确合理地设置熔接参数、预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等，并且在使用中和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具、各镜面和ｖ型槽内的粉尘和光纤碎末的去除。每次使用前应使熔接机在熔接环境中放置至少15min，特别是在放置与使用环境差别较大的地方（如冬天的室内与室外），根据当时的气压、温度、湿度等环境情况，重新设置熔接机的放电电压及放电位置，以及使ｖ型槽驱动器复位等调整。11.4光纤熔接工程技术4.4.6光纤接续点损耗的测量光损耗是度量一个光纤接头质量的重要指标，有几种测量方法可以确定光纤接头的光损耗，如使用光时域反射仪（OTDR）或熔接接头的损耗评估方案等。1．熔接接头损耗评估某些熔接机使用一种光纤成像和测量几何参数的断面排列系统。通过从两个垂直方向观察光纤，计算机处理并分析该图像来确定包层的偏移、纤芯的畸变、光纤外径的变化和其他关键参数，使用这些参数来评价接头的损耗。2．使用光时域反射仪（OTDR）光时域反射仪（OTDR：OpticalTimeDomainReflectometer）又称背向散射仪，其原理是：往光纤中传输光脉冲时，由于在光纤中散射的微量光，返回光源侧后，可以利用时基来观察反射的返回光程度。由于光纤的模场直径影响它的后向散射，因此在接头两边的光纤可能会产生不同的后向散射，从而遮蔽接头的真实损耗。如果从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，便可消除单向OTDR测量的人为因素误差。由于具有失配模场直径的光纤引起的损耗可能比内在接头损耗自身大10倍。11.5

盘纤11.5.1盘纤规则1）沿松套管或光缆分支方向为单元进行盘纤，前者适用于所有的接续工程；后者仅适用于主干光缆末端且为一进多出。分支多为小对数光缆。该规则是每熔接和热缩完一个或几个松套管内的光纤、或一个分支方向光缆内的光纤后，盘纤一次。优点是避免了光纤松套管间或不同分支光缆间光纤的混乱，使之布局合理、易盘、易拆，更便于日后维护。如图所示。光缆盘纤示意图2）以预留盘中热缩套管安放单元为单位盘纤，此规则是根据接续盒内预留盘中某一小安放区域内能够安放的热缩套管数目进行盘纤。避免了由于安放位置不同而造成的同一束光纤参差不齐、难以盘纤和固定，甚至出现急弯、小圈等现象。3）特殊情况，如在接续中出现光分路器、上/下路尾纤、尾缆等特殊器件时要先熔接、热缩、盘绕普通光纤，在依次处理上述情况，为了安全常另盘操作，以防止挤压引起附加损耗的增加。11.5

盘纤的方法11.5.2盘纤的方法1）