1光纤的熔接实验

1、1光纤的熔接实验-北京交通大 学光波技术基础实验学生姓名：学 号:班 级:通信1.2.3.用光纤紧套管剥除工具去除紧套管，露出光纤涂敷层;实验一光纤熔接实验实验目的熟悉光纤，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）。实验仪器一段光纤，酒精，绵纸，切割仪器，自动熔接机，剥线钳。实验步骤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;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;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;6.7.切割好的光纤放入光纤熔接机一侧的光纤夹持器;左手拿光纤把脱去涂

2、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;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，当显示的操作；光纤切割口整齐才可以开始焊接，否则重新做2.至8.10. 屏幕显示光纤已经切割合格并放置正确后，推上熔接机保护 盖，按下自动焊接旋钮，熔接开始自动进行，屏幕上会显示光纤自动对齐和熔接过程；11. 熔接结束后，熔接机根据屏幕拍摄的熔接点热图像，利用光 纤耦合模理论编制的程序，自动分析熔接点的损耗大小；12.

3、 拍摄你所熔接的光纤的接点损耗情况；13. 打开熔接机保护盖，打开两侧的夹持器，小心推（拉）热缩 管到裸光纤位置并将其放置于热炉中；14. 按下热炉加热开关，热炉到达预定时间会自动停止加热；15. 取出带有热缩管保护的光纤，观察熔接和保护情况是否合格; 根据你所拍摄的热图和你熔接的损耗值，分析损耗产生的大致原 因，写入实验报告。四、基本原理利用光纤熔接机将光纤接续，光纤熔接机上光纤的对准可以是自 动的也可以是人工的，并通过远端功率监控或本地电视摄像监控对准 效果和熔接效果。光纤损耗（或衰减）是表征光纤传输性能的一个非常重要的参数。 对光纤衰减的测量是光纤测量领域的一个重要内容。由于熔接光纤操作

4、的不完善，将产生光纤的耦合损耗。光纤的耦合损耗是光纤连接的主要损耗。光纤作为光波导遇到不连续点就产生损耗和反射，无论是固定接头还是活动接头作为光纤通 路，都是一种特定的不连续点。入射端光纤和接收端光纤的相对位置, 光纤端面情况和光纤本身特性参数的匹配情况，都会产生连接损耗。 如果发射光纤和接收光纤特性参数完全匹配，并且端面完全理想，几何 位置配合很好，则其连接损耗就会很小，反之则损耗增大。当两根光纤的轴线保持平行，但分开了距离d时的几何偏移称为轴线横向偏移或侧向偏移。当两根光纤的轴线在一条线上时，但它们 的两个端面之间存在距离s时的几何偏移称为纵向偏移。当两根光纤的轴线成某个角度时，以致两个端

5、面不再平行时的偏移称为角度偏移 以及端面不平整等如图1.1所示。无论是横向偏移还是纵向偏移或角度偏移，都会引入连接损耗，其损耗大小与光纤参数及光纤端面处理情况有关。在上述三种偏移中横向偏移引入的损耗最大。图1.1光纤非理想对接若入射光纤的功率为 Pt ，接收光纤的功率为Pr ，则耦合有效传输系数T为T巳P （1.1）有时也用耦合损耗L表示耦合时的功率损失L 10log T 10log -(1.2)Pt对于理想光纤耦合,Pr = Pt ,T= 1 ,L= 0。对于两段完全相同的光纤，要得到这样理想的结果必须使两光纤的端面平整，完全接触, 无横向偏移无角度偏移，这些条件是无法完全满足的，因此光纤的

6、连 接损耗无法避免。如果两根光纤的参数不同还要引入额外的功率损失。对以上引起耦合损耗的机制进行严格的解析分析是很困难的，下面在 假定为理想单模光纤的条件下，讨论某个原因引起的耦合损耗。所得结果与实际情况虽有差别，但可近似估计每种损耗所引起的误差。光 1/2 dRe E1 H2* rdr纤中场的激发效率可表示为1/2 d Re fy1H x*2 rdr0 0式中H2为接收光纤中基模场的磁场强度的共轭。而E1代表发射光纤在00（ 1.3）接收光纤端面上的基模电场强度。H X2E y1代表相应的场分量。各场量取归一化值。由激发效率可得传输系数T | |2(1.4)将两光纤的基模场采用高斯近似可使光纤

7、中场的激发效率大为简化。高斯场的表达式为expso1/Z 02E yH x S0 Z 0n2(1.5)F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SiDS2 。光纤端面的纵向分离距离为D。定义归一化分离距离为k0n3 S1S2严 为空隙的介质折射率指数。则传输系数为4 4Z2 S 护4Z Si2S1S2Si S21.5,则在两者的界面上功率反射系数为R nin0 衍i n00.04，相当两光纤的端

8、面完全接触时，D= 0,Z= 0,22(1.7)如果两根光纤的模场半径相同,S1S2TJT01。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1 ，设光纤芯子折射率为应的耦合损耗为L=0.仃7dB。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2 2 20 12(1.8)6T T exp 2d /(S S )To为无横向偏移时的功率传输系数，如式（1.7）。定义当传输功率时横向偏移为desi品2?减小到

9、无横向偏移的1 e，TeToe ，2 7在SiS2S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p千以轴向偏移角S2 2倾斜，则功率传输系数为S22（1.9）A相应的倾斜五、实验结果(1.10)To为0的功率传输系数。当功率减小为 TeToe时,S S22 2 -角为2112n2S2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: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.

10、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。(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w 0.1dB，则单模光纤的倾角应为w0.3 (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

11、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 时会导致切割口不整齐