光纤与熔接技术课件

光纤与熔接技术,高延龙 2011-03-02,光纤熔接技术介绍目录,光传输设备 光纤概述及传输原理 光纤故障点判断 光纤熔接技术原理 光纤熔接过程 影响光纤熔接损耗的主要因素 降低光纤熔接损耗的措施 光纤冷接续技术 小结,光传输设备,光功率：衡量光信号的大小，可用光功率计直接测试常用dBm表示。 光端机：主要由光发送机和光接收机组成，功能是将要传送 的电信号及时、准确的变成光信号并输入进光纤中进行传播 （光发送机）；在接收端再把光信号及时、准确的恢复再现 成原来的电信号（光接收机）。由于通信是双向的，所以光 端机同时完成电/光（E/O）和光/电（O/E）转换。,激光器：把电信号转换为光信号，用在光发射机中，主要指 标是能够发出的光功率的大小。 光接收器：把光信号转换为电信号，用在光接收机中，主要 指标是接收灵敏度。 光衰减器：就是在光信息传输过程中对光功率进行预定量的 光衰减的器件。按衰减值分3、5、10、20dB五种，根据实际 需要选用。,光耦合器：光耦合是表示有源的或无源的或有源与无源光学 器件之间的一种光的联系。联系形式多种：光的通道，光功 率的积聚与分配，不同波长光的合波与分波，以及光的转换 和转移等。能实现光的这种联系的器件称为光耦合器。 光分路/合路器是一种能对光信号进行功率的分配或合成（光分路/合路）的器件。（相当于电信号的功率分配器和功率合成器）,波分复用器：光分波器或光合波器统称光复用器，它能将多个载波进行分波或合波，使光纤通信的容量成倍的提高。目前采用1310nm/1550nm波分复用器较多，它可将波长为1310nm和1550nm的光信号进行合路和分路。,光法兰头：光法兰头又称光纤连接器。实现两根光纤连接的器件，目前公司采用的有FC型和SC型两种活动连接器。 FC型连接器即平时我们常说的圆头光法兰。 FC型连接器所连接的两光纤处于平面接触状态，端面间不免有小量的空气缝隙，哪怕缝隙很小，在石英玻璃与空气之间也会产生菲涅耳反射，反射光回射到激光器就会引起额外的噪声和波形失真。 SC型连接器即平时我们常说的方头光法兰。 FC型光纤活动连接器，是螺旋耦合型，在安装时需要留有一定空间以便耦合部分的旋转，这样就不能满足高密度安装要求。而SC型光纤活动连接器只需轴向操作，不用旋转，能自锁和开启，最适宜于高密度安装。,光 纤：传输光信号的光导纤维，分多模光纤、单模光纤两大 类。光纤材料是玻璃芯/玻璃层，多模光纤的标准工作波长为 850/1310nm，单模光纤的标准工作波长为1310/1550nm， 衰减常数为：工作波长 850nm 1310nm 1550nm 单模光纤（A级） / 0.35dB/km 0.25dB/km 多模光纤 33.5dB/km 0.62.0dB/km,光 缆：由若干根光纤组成，加有护套及外护层和加强构件， 具有较强的机械性能和防护性能。种类有室外光缆、室内光 缆、软光缆、设备内光缆、海底光缆、特种光缆等。,尾 纤：一端带有光纤连接器的单芯光缆。 跳 线：两端都装有连接器的单芯光缆。 举例： FC/UPC- 为圆头连接器、平口尾纤SC/APC为方头连接器、斜口尾纤 FC为圆头 SC为方头 UPC(PC)为平口 APC为斜口,光纤概述,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。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。 单模光纤：只传输一路光信号，光纤芯直8m10m 。 多模光纤：传输多路光信号，光纤芯直径15m50m。 光纤与光缆：光纤在实际使用前外部由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆；光缆包括：光纤、缓冲层及披覆。,光纤的传输特性,光纤传输特性：光纤传输的是光信号而不是电信号，光纤具有比同轴电缆的无法比拟的优越特性。（1）传输损耗低（2）传输频带宽（3）抗干扰性（4）安全性能高（5）重量轻，机械性能好（6）光纤传输寿命长 。因此光纤成为远距离传输的首选设备。 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。,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（Intensity Modulation）。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。,光纤障碍点的判断,通过测试对障碍点的判断 ：OTDR（光时域反射仪）是维护中测试光缆障碍的主要工具，它是根据瑞利散射的原理工作的，通过采集后向散射信号曲线来分析各点的情况。菲涅尔反射是瑞利散射的特例，它是在光纤的折射率突变时出现了特殊现象。在光缆障碍的测试中，菲涅尔反射峰的高低对障碍点的判定起着不可低估的作用。 部分系统阻断障碍 ：如果障碍是某一系统障碍，在排除设备故障的前提下，精确调整OTDR仪表的折射率、脉宽和波长，使之与被测纤芯的参数相同，尽可能减少测试误差。将测出的距离信息与维护资料核对看障碍点是否在接头处。若通过OTDR曲线观察障碍点有明显的菲涅尔反射峰，与资料核对和某一接头距离相近，可初步判断为盒内光纤障碍（光纤盒内断裂多为镜面性断裂，有较大的菲涅尔反射峰）。修复人员到现场后可先与机房人员配合进一步进行判断，然后进行处理。若障碍点与接头距离相差较大，则为缆内障碍。这类障碍隐蔽性较强，如果定位不准，盲目查找就可能造成不必要的人力和物力的浪费，如直埋光缆大量土方开挖，架空光缆摘挂大量的挂钩等，延长障碍历时。可采用如下方式精确判定障碍点。,光缆全阻障碍 ：对于光缆线路全阻障碍，查找较为容易，一般为外力影响所致。可利用OTDR测出障碍点与局（站）间的距离，结合维护资料，确定障碍点的地理位置，指挥巡线人员沿光缆路由查看是否有建设施工，架空光缆是否有明显的拉伤、火灾等，一般可找到障碍点。若无法找到就需要用上面介绍的方法进行精确计算，确定障碍点。 光纤衰耗过大造成的障碍 ：用OTDR测试系统障碍纤芯，如果发现障碍是衰耗空变引起的，可基本判定障碍点位于某接头出处，多是由于弯曲损耗造成的。盒内余留光纤盘留不当或热缩管脱落等形成小圈，使余纤的曲率半径过小。另外，接头盒进水也造成接头处障碍的主要原因。打开接头盒后，可进一步进行判断，将一要正常纤芯绕在手指上，使其曲率半径过小，此时用OTDR测试（1550nm）该处会有一大衰耗点，若该衰耗点与障碍光纤衰耗位置一致，则障碍点即为该点。可仔细查看障碍光纤有无损伤或盘小圈，若有小圈将其放大即可，否则进行重接处理。,机房线路终端障碍 ：如果障碍发生在终端机房内，此时在障碍端测试，OTDR仪表净化不出规整曲线，在对端测试可以发现障碍纤芯测试曲线正常。为精确定位，需要加一段能避开仪表盲区的尾纤，一般长度不少于500m，先精确测出尾纤长度，再接入障碍光纤测试。 OTDR在短距离测试状态下分辨率很高，可以比较准确地测出是跳纤还是终端盒内障碍。对于离终端较近的盒内障碍用可见光源进行辅助判断更为方便，距离的远近取决于光源的发射功率，有的光源可以达到20km。 现场排查抢修：针对架空、及管道的排查要细心，不可漏查。找到问题及时恢复通信畅通。,光纤熔接技术原理,光纤的连接包括:活动连接（连接头的连接）、熔接连接（光纤熔接机）、化学剂连接（一般在实验室） 熔接连接分为热熔和粘熔 光纤连接一般采用热熔，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。,熔接连接光纤不产生缝隙，因此不会引入反射损耗，入射损耗也很小，在0.010.15dB之间。在光纤进行熔接前要把它的涂敷层剥离。机械接头本身是保护连接的光纤的护套，但熔接在连接处却没有任何的保护。因此，熔接光纤设备包括重新涂敷器，它涂敷熔接区域。作为选择的另一种方法是，我们使用熔接保护套管。它们是一些分层的小管，其基本结构和通用尺寸如图,光纤接续过程步骤,光纤熔接机主要用于光通信中，光缆的施工和维护。主要是靠放出电弧将两头光纤熔化，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤模场的耦合。 （1）开剥光缆，并将光缆固定到接续盒内。 （2）分纤：将光纤分别穿过热缩管 （3）准备熔接机选择自动熔接。 （4）制做对接光纤端面。 （5）放置光纤，将光纤放进V型槽中。 （6）移出光纤用加热炉加热热缩管。 （7）盘纤固定。 （8）密封和挂起。,光缆接续质量检查 在熔接的整个过程中，都要用OTDR测试仪表加强监测，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。,影响光纤熔接损耗的主要因素,本征因素（光纤自身因素）：a、光纤模场直径不一致; b、两根光纤芯径失配; c、纤芯截面不圆; d、纤芯与包层同心度不佳。其中光纤模场直径不一致影响最大。因此要减少连接损耗, 首先要保证光纤尺数有良好的一次性. 非本征因素：a、轴心错位；b、轴心倾斜；c、端面分离；d、端面质量；e、接续点附近光纤物理变形,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名牌裸纤 2光缆架设按要求进行 3挑选经验丰富训练有素的光纤接续人员进行接续 4接续光缆应在整洁的环境中进行 5选用精度高的光纤端面切割器来制备光纤端面 6正确使用熔接机,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 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：Optical Time Domain Reflectometer）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。,光纤冷接续技术,光纤快速接续连接器与光纤冷接子区别 ：二种都是在接续光纤时冷接的方法。前者，光纤快速连接器-相当于做成端或终端，即光纤与尾纤头直接（是指光纤与一种类似尾纤头的接线子直连，这东西就叫快速连接器）。光纤冷接子-这个就相当于做接头，用于光纤对接光纤或光纤对接尾纤，（光纤对接尾纤是指光纤与尾纤的纤芯对接而不是前者说的尾纤头），用于这种冷接续的东西叫做光纤接线子 应用领域：1、FTTX/FTTH光纤到户2、接入网、智能电网 3、矿山、石油4、安防设施,目前国外冷接续进展迅猛，其中快速接续连接器主要生产厂家有3M、康宁、北电、藤仓、住友等厂家，他们主要采用预置光纤在V-Groove对接技术。光纤冷接子主要生产厂家有3M、康宁、藤仓、瑞凯，也采用V-Groove对接技术，接续一般需要专用工具或设备，另外使用环境要求较高，在恶劣情况下，如灰尘、进水、污染等情况下故障率升高。 相比光纤冷接