光纤光缆测试讲义

光纤光缆测试讲义湖北凯乐新材料科技股份二OO二年六月矿目辩改录童第一章妻光纤连接库……………强……………浆……………葵……………缓……………城…首4译第一节旁光耦合强……………锁……………肚……………黎……………遇……………住4与一、光纤与司光源耦合稍……………热……………第……………夹……………匀…隙4凡二、光纤与截光接收器的酷耦合锈……………字……………滤……………德………迎8循第二节下光纤连接作……………借……………耐……………陶……………多…………披9称一、光纤连芒接方法骂……………组…………绸……………辰……………东………惰9胸二、光纤连横接损耗的初航步分析窗……………吹……………第……………执……五9厕三、光纤的丰熔接乒……………往……………锣……………呼……………欺………着13分第二章索光纤尺寸参域数测量亦……………危……………狸……………嫩……………蔬…愁23愤第一节赏光纤尺寸参损数定义轰……………捆……………皇……………嗓…………拢23辆作用兆……………宴……………戏……………授……………自……………汪23赴定义托……………滤……………窝……………彩……………斤……………块23复光纤几何尺恰寸参数测量咽方法蛾……………痰……………忆……………域25深近场图像法养……红……………权……………赴……………隙……………政25瓜折射近场法爪……………蚕……………戏……………备……………认……甚27泪侧视法坚……………棒……………扭……………师……………析…………镰30收机械法照……………锹……………探……………割……………荒…………机32谦传输或反射枣脉冲延迟法告……………斥……………战……………球……挤33揉光纤伸长量瞒的测定畜……………查……………左……………吴…………规35偿光纤带职尺寸参数测轮量旧……………茄……………疲……………茎……………瞧38蚊第一节享光纤带结构纺……………失……………译……………聋……………浴……惨38蝇一、结构迫……………才……………退……………烧……………库……………赵38节二、类型乎……………能……………吵……………雀……………纺……………讯38旺第二节好光纤带尺寸式参数定义师……………逢……………汽……………死………搭39饲一、定义筒……………鼻……………脸……………脉……………迷……………隔39颤二、尺寸要刘求胸……………唐……………嗽……………浇……………钉………踢39包第三节佩光纤带尺寸王参数测量剃……………泥……………缺……………煮……浅40爷一、目视测药量法夕……………骆……………像……………掩……………般……么40议二、孔径规革法饮……………长……老……………驶……………禾……………券…系41索光纤传挎输特性和光茫学特性密……………符……………挪……………昆………笼42削第一节茄光纤传输特谊性和光学特略性测试目的洞……………蒙……………锡……尘42跑第二节慧性能测量道……………稳……………吨……………闪……………俩……降42购一、衰减睬……………淡……………室……………歼……………拳……………岸42受二、色散僚……………读……………筒……………改……………延……………段55脊三、偏振模顾色散臣……………询……………局……………旱……………危……体65买四、截止波负长穿……………检……………黎……………祸…………馅…………匪77满五、模场直批径训……………果……………烛……………沸……………稠………闯83谁六、有效面搬积河……………版……………败……………将……………岔………富90答七、数值孔波径舰……………与……………膊……………否……………仍………客95释八、光学连冲续性棕……………惑……………胆……………旧……………盒……级97岂九、微弯敏历感性况……………钉……………鲜……………式……………踏……拆98伤光纤机械皂性能芦……………称……………岁……………要……………雨……嘱102柔第一节阶光纤机械性里能测试的目附的消……………房……………叹……………跨102斗第二节辽测量方法悬……………匹……………胶……………挑……………毙……哄103役一、光纤强怕度舞……………沟……………宜……………仇……………菠……斥104器二、疲劳参好数伶……………伪……………容……………燕……………四……之111度三、可剥性阁……………乖……………袭……………狼……………榜………树115吉四、光纤的郊翘曲渣……………悟……………栋……………骄……………隆…归117鄙光纤带絮机械性能池……………弊……………心……………法……………苏…帐122变第一节染光纤带机械删性能测试的抓目的疾……………刚……………陵…………横122振第二节培测量方法泽……………布…加……………伞……………览……………夜…坏122织一、光纤带谜可分离性背……………脸……………悟……………躺…………色122疗二、光纤带红可剥离性蛋……………驶……………做……………摩…………债123筹三、光纤带抓抗扭转厅……………掩……………斤……………秤……………厦124帜四、光纤带住残余扭转园……………行……………志……………链…………尿125扭光纤的渔环境性能钢……………偷……………焦……………交……………千…花126娇第一节吧光纤环境性开能测试的目悠的榨……………咱……………虫……………宅126肤第二节狗测量方法世……………垒……………捷……………对…千……………席…半126香一、温度循志环给……………贯……………休……………照……………掀……背126笛二、温度时毛延漂移称……………恒……………嘱……………昏……………世128侮三、浸水记……………奸……………煌……………居……………耕…………活130域四、高温高团湿医……………剃……………扛……………吩……………氏……榆130雹五、高温赌……………吼……………织……………厨……………漫…………调131狼六、核辐照烧……………屈……………何……………株……………谎………打132幼光纤机真械性能测试牢……………监……………卸……………卫……………究137叠第一节馋光缆机械性御能测试的目懂的系……………农……………肌……………夸137惕第二节丰性能测试停……………股……………妻……………霞……………牙……武138玩一、拉伸课……………修……………朗……………誓……………逼…………充138胶二、光缆护杏套耐磨损敢……………杜……………编……………掏…………寨140较三、压扁越……………洞……………绞……………耗……………慧…………豪140院四、冲击垮……………休……………斤……………壁……………冶…………传142程五、反复弯鸡曲役……………狂……………嘉……………伶……………业……角144动六、扭转唇……………别……………蒜……皆……………倡……………遭……爬145植七、曲挠仆……………处……………掀……………娱……………古…………栗148膜八、弯折律……………扎……………乔……………财……………忙…………鲁149逗九、弯曲铁……………课……………绩……………苍……………画…………俯149粉十、耐切入珠……………扣……………抵……………颜……………炭………拐150餐十一、枪击京损伤仰……………素……………矿……………静……………击…熊150习十二、刚性盘……………帮……………补……………杠……………南………逮哈151册十三、拉力来弯曲应……………诊……………巷……………努……………闲…司154篮光缆的鸣环境性能跃……………格……………妥……………洁……………懒…株155枣第一节柳环境性能测等试的目的厕……………老……………锣……………夺……昨155肉第二节驴性能与测试帮……………妙……………盼……………摊……………料…洽156案一、温度循轮环孕……………答……………仁……………塘……………牵……桌156服二、渗水耳……………狼……………档……………隐……………税…………然158晃三、阻水油姻膏滴流优……………谜……………虹……………店……………斯159隶四、油分离涛和蒸发暮……………艘……………腔……………词……………娱160瑞五、气体阻动力恳…………征……………谈……………吃……………悲………趁161火六、风积振浇动诉……………扮……………逼……………鸣……………华……拐162就七、过滑轮占……………电……………估……………沿……………患………暗164坝八、舞动绒……………雅……………耀……………虑……………先…………描165摔九、耐电痕造……………丰……………丑……………旱……………票………如1编66店十、阻燃现……………平……………赚……………含……………药…………财167我光缆线聪路工程测量县……………尖……………陈……………板……………供169辜第一节奖光缆线路工轻程测量的目德的萌……………卧……………备……………食169篮第二节丘单盘光缆现任场复测纺……………宁……………牢……………择………娱169赢一、规定震……………柄……………稼……………挡……………狡…………否169萄二、光缆长伶度复测棒……………汪……………狱……………土……………休170滥三、单盘光妖缆衰减测量萍……………较……………余……………责………烘173狼第三节慢光纤后向散辜射衰减曲线盼……………郊……………当……………户…牧178蜓一、曲线的脑作用巧……………忠……………间……………杨……………下…额178充二、观察和茫评价掘……………问……………炒……………院……………践…螺179皆第四节第工程竣工测惰量镜……………堵……………激……………疫……………廊180戴一、目的耗……………灵……………药……………督……………北…………森180途二、测量内溜容修……………乌……………胆……………切……………送……氏18旬0做三、光缆线粱路衰减测量划……………遇……………库……………饼………也180润四、光缆线伸路衰减曲线践测量飘……………宰……………篇……………唤…捧182鬼五、光缆线色路电特性测导量忘……………信……………塔……………汽……西186过六、光缆护慧层对地绝缘流测量涨……………旺……………所……………筛…届188拨七、光缆线愿路对地绝缘绒监测威…………宰……………国……………倒……两189侧第五节比光缆链路偏溜振色散测量柜……………肆……………安……………固…罪190倒一、目的嚼……………灿……………坑……………溜……………输…………殖190垦二、偏振模婚色散对系统懒的影响摇……………广……………窝……………练190桌三、光缆链赵路偏振模色茎散降……………渣……………悔……………扎……予192与四、光缆链蜘路偏振模色倍散的测量挂……………制……………埋…………寻196密第六节惑光缆线路自艳动监控上……………植……………帝……………后………拘197挪一、目的艇……………舞……………三……………歼……………属…………船197追二、监测原设理与系统组后成词……………茂……………捕……………熔……常197摆三、光缆线抬路监控能……………农……………豪……………票……………映199依第一章疏光纤连接端在介绍光纤肠光缆性能检迎测方法之前缴，先讲述光窑纤连接特别好是光纤端面茅处理和熔接隔技术，作为亮必须掌握的陕基本技能训梦练。无实际的光通妻信系统由光筝发射器、光竟传输通道（刮光纤）、光晕接收器三个阿主要部分组俭成，光纤光妙缆的传输性想能检测系统魔也同样如此零。系统各部承分之间的衔司接就是光耦使合或光纤连石接问题。通央信系统和检分测系统都要案求各部分之再间光耦合有愉高耦合效率航、稳定可靠忧、连接损耗雾小的连接。驾而且光耦合零和光纤连接淘技术是光纤期通信系统和哀检测系统中茎一门非常基汤本和实用的穗技术。估第一节韵光耦合泛一、光纤与饼光源的耦合吸在光纤通信睬系统和光纤骡传输特性检恩测系统中使翠用多种光源火，有半导体萄激光器、气俗体激光器、当液体激光器尝、发光二极也管、宽光谱历光源等等。垃它们大致可糟以分为两大巧类，一类是粥相干光源，自如各种激光敌器；另一类捧是非相干光台源，如发光沃二极管、宽并光谱光源（胀白炽灯）。根光耦合先要甘解决如何高叨效率地把光篮源发射的光孟注入到传输栏通道中去的鲜问题。为此宜，先了解一宗下光源的特败性。光源特性涌1.半导偶体激光器(婶LD)旗半导体激光丈器的发光区宴是窄条形的室发光区域，允它的发光区鱼域很薄，只良有大约0.客3怜μ盈m。半导体振激光器的发会光强度在其盟谐振腔内中旦的谐振腔外加部的空间按块一定的规律姨分布。半导爸体激光器工单作电流在超肝过其阈值电插流I留th外不多时（约唯大于I与th饲的10％）凡，它发光的何模式是基横受模（光强度遇在空间的不躬同分布称为描不同的模式意）。基横模渐在垂直于光形轴的平面内酷光强度的分丙布是两维高衫斯形状。这彩种高斯形光姻束的腰部宽汉度即激光器紫谐振腔镜面诵上发光区域遵的宽度和厚射度。即约3锡0戴μ润m和0.3天μ底m。半导体首激光器在其贝宽度方向上蚀（即平行于竞P-n结的牵方向）光束光比较集中，蜡其发散角比麻较小，约5靠～6惑°慧。而在厚度净方向（即垂柜直于P-n篇结的方向）姜上其光束的论发散角较大氏，约有40蓝～60庸°夸。所以半导俯体激光器发电射的光束的衬强度分布在榜空间上是不境对称的，它两所发射的光联的远场图形井是一种细长括的椭圆形（艘远场概念在次第二章中叙影述）。湿2.面发婆光二极管(偏LED)治面发光二极估管发出的光扎是由自发辐景射产生的非旨相干辐射光顷。一般来说垄，LED是得个均匀的面叉发光器件。瑞非相干光源锈的基本参数奸之一是它的策亮度，即单绢位面积上的敏某方向在单励位立体角内柱所发射的光施功率，以字保母L控e烫来表示、所宋谓的均匀发闲光，是指在绍整个发光面到上各处的发抚光亮度都是脾一样的，并劈且在空间也栽是各向同性闻的。这种光勿源在空间单桶位立体角内瓜所含的光功氏率分布遵循厚其法线夹角直θ候的余弦的m膝次方比例关割系：L采e巧(民θ脱)输∝朽cos铺m絮θ楼，特例当m矿=1时，即肉L滑e井(蔑θ输)截∝跳cos夏θ羞的光源就是绸朗伯光源。亡面发光二极猫管属于此类泽光源。阶当发光面很微小时，在空痰间的一点处更面积为惠△笔S的小区域爸内所得到的逃光功率抹△稠P是光源的往亮度L故e珍和其发光面索积A营E标与面积元(座△仁S)对光源例所张立体角桐△Ω纹和该面积元薄位置的余弦孝cos散θ槐之乘积：屋△疗P=墙L晴e蛾A艺E注·眉cosθ午△Ω趴徐粥(1-俊1)淹式中：冲θ脊—奔观察方向与浴光源发光面同法线的夹角宏面发光二极搞管的亮度一厘般只有10毅0妥W/sr/桂cm身2召。竞光纤与光源剖耦合颂1.直接拿耦合商直接将光纤短靠近光源，搅由光纤接收其光源发出的键光。判光纤与半导誉体激光器直眠接耦合（如耕图1-1所情示）战图1-1害光纤与激垒光器直接耦骆合斧半导体激光趁器的发光面作积很小，当决光纤端面与门它的发光区涨靠得足够近壶的时候，激需光器发出的辣光能全部照欺射到光纤端岁面上，甚至巴光纤的芯上吸。这时由光龟纤本身的数脱值孔径决定忠了光耦合的越效率峰。努多模光纤，次标称数值孔亭径0.20旁；单模光纤视一般只有0屋.11左右白。说明通信伐用多模光纤像的光接收孔割径约23娃°减，单模光纤振只有13虹°侍弱。由于光聚纤端面还存豪光反射，所付以还需考虑蒜到光垂直入保射情况下有铃约4％的反扎射损失。估辆计光纤与半善导体激光器割直接耦合时热的最高耦合布效率约20毙％，换言之榜，光纤与半杰导体激光器欺直接耦合时蔬，光耦合损犬耗约7dB行（耦合损耗吼）。流光纤与面发挠光二极管直种接耦合潮当光纤纤芯粮的截面积大杏于发光二极趟管的发光面驳积，且光纤哗端面离发光灭面足够近时娘，可以用比程较简单的方王法求出这时臂的耦合效率拨仔乔伏(1-2)半式中，嘉θ外c是光纤的观临界接收角尺，NA是光孕纤的数值孔做径。标称多音模光纤NA纹=0.20异(伍θ阁c=11.律5弹°革)，所以它歉与面发光二府极管直接耦补合时效率只桌有4％左右搅，也即光耦凡合损耗约1填4dB。炒2.透镜梳耦合抵光纤与光源陡直接耦合，创特别是与非火相干光源耦捎合时，光耦斗合效率是低体的。为了提曲高光纤与光煎源之间的光洞耦合效率，企可以在光纤朗端面与光源责发光面之间招加入某些光京学元件。通遮过改变光源安的发光的方蹦向性或者改钱变光纤的接钱收角，来提隶高光耦合效失率。或(1)对斤于激光器一骡类相干光源嘉，可以使用孝多种方法。灯其中最简单虎的方法是将烤光纤端面熔错融成一个半曾球形状，它权能起短焦距捎透镜的作用蚕，改变光纤相的等效接收取角。这就是裂所谓的光纤睬端面球透镜脉，减小球透委镜的半径，环光纤的等效惧接收角增大房，但最终有警个极限值。醉这种方法可市使耦合效率塌达到60％亦。这种方法崭对于突变型桨光纤效果较皮好。战一种方法是删用柱状透镜胀，将半导体份激光器的垂摆直于P-n聚结方向上的满光束进行压直缩，改变它挠在空间的细焰长椭圆形分板布，使光斑筒接近圆形，意以利于与圆薄形截面的光驱纤进行耦合斑。图1-2肆示出柱透镜叛的排列情况氏。钟图1-2边柱透镜耦悉合无从图1-2顺中可以看出痕，自激光器澡发出的张角保为掘θ着的光，经过克柱透镜的两部次折射以后经，比较小的集角度艳θ′渐射入光纤，庭实际上扩大雁了光纤的等辅效接收角。业当柱透镜的蔬半径R与光川纤纤芯半径字差不多或者浆更小一些，翻而且激光器固的发光面位瞧置z=0.极3R时，能选达到约80肃％的耦合效眠率。拒第三种方法艇是通过一段采锥形光纤来织耦合。采用站腐蚀光纤或辆熔融拉锥的循方法将光纤洋弄成一段锥鞠形部分，如灭图1-3所角示。锥形光艰纤的前端（稳细的那端）络半径为a却1担，光纤本身昨的半径为a病n曾。剖图1-3旁锥形光纤打耦合帐锥形光纤的吧前端的临界警接收角痒θ′蓬c。与正常每光纤段的临削界接收角快θ浙c之间有近蛇似关系：眉帽劈(1-3献)舒公式(1-煌3)说明，港锥形段光纤缸的前端接收是数值孔径扩丘大到了想倍。结果证划实了这种耦魂合方式效率脑可以达到9测7％。参还有一种方凑法是通过凸们透镜进行光蛾耦合，这是界一种最常用维的耦合方式够。将激光器烛发光面放在备凸透镜的焦储点位置处，均这样，通过伞透镜出射的姨光就会变成观平行光；然右后再用第二额个凸透镜，惨将平行光重漠新聚焦到光仙纤的输入端满面上。一般缘采用直径为陪6mm减的凸透镜，腊其焦距f为库4～15m梯m（用于光巧纤与激光器阻之间耦合，谋可使用焦距区长些的透镜腔）。一般，膊使第二个透宅镜所成的像爬比发光面大细（如成像比亲率4:1）任，使入射光孕能充满光纤利纤芯（如图册1-4所示总）。臭图1-4秩双凸透镜夏耦合于这种耦合方毫式用得较广闸泛，在两个孝透镜之间还陆可以安放其捡它光学元件汉，如加入可席变光阑改变万从第二个透患镜出射的光习束的孔径角猾（这在以后芦光纤损耗测挥量的注入条讲件中将会看帜到）；如图昌1-4中已巾经示出的那胳样放置一块薯分光板，就扭可用于双光务束监控或监袜控光纤的对讽中情况；当狗第二透镜换遇用不同焦距湾的透镜时，册又可改变从恩它出射的光累斑的大小。饼光纤与激光扣器之间的光祸耦合还可以冬通过自聚焦验透镜（自聚合焦光纤）进偿行，调节自院聚焦透镜的邀位置能使成仰像缩小或放法大；在自聚励焦透镜前加睡一个柱透镜吸的复合透镜字，耦合效果皆更好，光耦灶合效率可以伸达80％以园上。态(2)对崇于发光二极磨管一类非相鸟干光源，根遮据哈密顿几紫何光学刘维旨定理可知，种朗伯型光源伸，无论在光蹦纤与光源之毅间添加何种晨光学系统，誓其光耦合效轿率都不会超搭过某个极值好η闷max滤：拣抄舟(1-恰4)布式中，n为晋光源与光纤尿之间介质的瞒折射率；A攻F窑是光纤的接颜收面积；A宅E俱为光源发光候面积；NA灯为光纤的数赢值孔径。公截式(1-4衡)说明，当置光源的发光决面积大于光贴纤的接收面怒积时，添加勒任何光学元种件都不能提爪高光耦合效符率；当光源湖的发光面积签小于光纤的犯接收面积时说，通过附加胃光学元件的降方法来提高鸦光耦合效率沙的途径是有传效的，而且化发光面积越窄小，耦合效腊率的提高也扶就越多。讨这坊一类光源的惕发光面直径均较大，一般梯利用附加光练学系统的方耍法并不能改窝善光耦合效尘率；这类光返源的发光面条积小时，又村会使它总的犯发光功率降情低。一般地告，面发光二医极管的发光疫面直径约为床40～50摔μ摩m时，耦合迅情况最佳（奉对多模光纤域而言）。用去直径约10蛙0达μ昏m的球透镜祥可以改善面部发光二极管吧的发射光束校的方向性，劣使其半功率苗点发散角降船至40栏°况左右。当今袍，已经有一洋种新型的边塘辐射高亮度陵发光二极管摧，它的发光材区域很薄，持只有0.0少5堵μ避m润左右，在垂扮直于结面方竭向上发射角爸也大大地减包小了：从1障20东°撕左右下降到森35素°俭左右。用这诚种发光器件谜，可望在与院光纤耦合时汇获得较高的的耦合效率。豪二、光纤与秩光接收器的队耦合击在光纤通信漆系统和光纤盖传输特性检士测系统中，幻所用的光电饺接收（检测绍）器件基本店上是PIN阶光电二极管拖和APD雪欢崩光电二极丝管。光电二展极管的光敏疫面积，一般赔地相对于光也纤纤芯横截摔面积而言，宾是较大的。氏如APD的耽光敏面直径弊一般有10蹈0～300顺μ恳m踩，PIN的燃接收面直径肾可大于50夸0弄μ栏m拔，甚至大达荷φ挎10mm墨。所以光纤羽与检测器之喘间的耦合是讯比较简单的坦事情，只要雾光纤出射端鸟面和光电检般测器的光敏崖面之间的距元离足够近，参光纤出射的子光能全部照耻射到检测器婚光敏面上，撕那么它们之午间的低损耗扬耦合就很容虏易实现。一秤般，光纤与羊光检测器之疮间，不使用痛任何光学元坐件，就可以着达到85％登以上的耦合拍效率。愧虽然光纤与辆光电检测器稀之间的耦合佣比较容易，躁一般采用直迫接耦合方式顶，但也需要泛良好的对准捷调节和定位嚷。有的场合仔，特别是在法检测仪器上麦和系统中使风用裸光纤F分C型活动连雄接器定位耦内合，有的通豪过耦合光纤奋（尾纤）用倍光纤活动连葛接器来耦合原。有的场合滚下，为了减遭小光检测器解表面的光反证射，还需加恩合适的折射且率匹配材料零。讨在必要的时狸候，光纤与诉光电检测器却之间也采用弹透镜来实现晋光耦合，用受该透镜将从慢光纤出射的烤光成像到检毙测器的光敏携面上。用透面镜耦合时，胀即使光纤端峰面的位置稍华有变动，也服不致于对光蒜耦合效率产贷生影响。譬痰如，在光纤鼻的某些特性滨检测系统中冬，为了提高丰光耦合的重牧复性，或者挣在某些特殊俭场合中，光凤纤出射端面颗不得不远离结光检测器时馒，常常使用瞎透镜来进行酷光耦合。密第二节好光纤连接袜一、光纤连幕接方法倡光纤通信系间统和光纤光忠缆传输性能玉检测系统中侦，都需要把环光路连接起寿来，光纤之鸟间的连接是铃必不可少的疫一环。光纤鲁的连接本质变上是光纤之谋间的对接耦印合，光纤的镰连接是通信贫系统构成和割光纤光缆性啊能检测中时误刻要碰到的旋，我们必须皮熟练掌握光例纤的连接技怜术。套在光纤之间卡实现互连主镰要有两种方咐式。一种是荷用连接器实变现光纤的活于动连接，它爆可以多次反堤复插拔装接乳。光纤通信铸系统的光端坐机和许多光捡纤光缆性能寄检测仪器都协装有光纤连妨接器接口，晶对装有光纤径连接头的光简纤，可以直滤接与这些端浊机或仪器相掘接，使用十悬分方便。只豪需注意，光池纤连接器有脂许多种类，谦它们的结构浮有所不同，坛互相之间并己不一定能互蓄换使用，这割时候就必须碎使用转接器仓（适配器）已进行转接。括另外一种光曾纤连接方式少是固定连接负或者永久性辆连接，这是蹦一种得到广胁泛应用的光术纤连接方式坟，在光纤链清路构成中得省到最广泛的恢应用。饺光纤的固定鹅连接也有多间种形式，光静纤连接过程期中的光纤处翁理、端面制吸备等方法是公光纤测量的急基本技能，映我们专门用或一节来介绍匀这些技术。斥二、光纤连塘接损耗的初爸步分析盼在介绍光的位固定连接方驴法之前，先姜初步了解一励下光纤对接掌时的耦合损筝耗情况。洞影响光纤对侨接时的耦合沃效率（或耦筹合损耗）的督因素很多，柄这些因素基蓄本上可分为垃两大类。一餐类是固有的遮，是被连接喝光纤本身的水特性参数的垮差异，如纤粗芯直径、模耻场直径、数取值孔径的差绿异、纤芯（皆或模场）的托同心度偏差逼、纤芯随圆耻度等。由这嫁些因素所引邪起的光纤对肢接损耗，一零般是无法通颤过连接技术缴来改善的；袖另一类是光邀纤连接时光侵纤的端面质休量、对中质情量和连接质碑量等因素，波具体来说就结是光纤的端骂面切割质量印，光纤轴间胸的横向错位演、端面间距蛮、纤轴的角月度倾斜、纤巷芯形变等因浴素。这类因抄素所引起的足连接损耗可胃通过连接技中术的改进得晒到改善。管光纤端面的炎反射损耗链两根光纤对涉接时，端面总之间可能没把有紧密接触撞而留有一些普空隙。间隙薪中介质一般奥是空气，其粱折射率n搭0感与光纤纤芯尝的折射率n眯是不同的。低这样，在两睡个光纤的端淡面上光传输东时便会产生蓄菲涅尔反射铁，引起光传仁输损耗。在笔一个光纤端锁面上，光传汪输时的耦合鹅效率知η卸为：绿鸟缴扩(1首-5)地公式(1-援5)说明不爪考虑其它因震素时，光纤饥对接因端面留间隙处端面蓬反射的存在各而引起的耦凭合损耗。室一般空气的匆折射率n织0甜=1，光纤盼纤芯折射率亲n=1.4叉6，所以在盲一个光纤端惨面上的光耦党合效率荒η芹=0.93摊，即在一个寨光纤端面上姓产生反射损刻耗Lf：于皱弃(1-6尘)捏光通过光纤械接点传输，再经受在两个得端面上反射截，一次从发委射光纤到空丙气；一次从卷空气到接收副光纤，所以供在一个光纤纺接点上，由续反射引起的徒损耗总是0蔑.32dB生。连这是个相当治大的损耗，辩在实际的光疼纤对接时应踢设法避免或崖降低。减小王这种反射损闯耗的途径，害一是设法使安对接的两个纸光纤端面紧掌密接触（如驻光纤连接器辩中的物理接斯触活——梅PC），甚蓄至干脆把两叉根光纤熔融枣连接起来，跑这样，两个礼端面之间完犬全没有了空理气间隙，也阵就消除了因谋端面反射引携起的光传输扁损耗。这一交点，在监测黑光纤熔接过哪程中还可以牛用来判别光搜纤熔接质量泥的好坏。在剧无法完全消蝴除面之间的白间隙时，应绵在两个对接剪光纤端面之宵间加注折射宋率匹配材料耻，因其折射德率接近光纤悉纤芯的折射联率，从公式弄(1-5)妇可知，这样局可以大大降垂低端面反射巾所引起的光郑传输损耗。失图1-5涨光纤对接固时横向错位纸X痛光纤的横向桌错位邀光纤在对接菜时，无论用闯微调架调节勇对准还是用功V型槽之类锡工具定位，站都不可能使鞋两根光纤的敬纤轴完全平塘行并对准，桶在两根对接匆的光纤的轴勺线之间多少垫有一些偏离挣，如图1-释5所示。茶当要求因纤益轴的横向错改位X所引起君的光纤连接曾耗小于0.茶1dB时，晴对于常规多疑模渐变光纤金(茎2a诵=50芦μ居m盐,灭△世=1％)，丙横向错位必炕须小于3.幅0香μ走m椒；对于13螺00nm通派信用单模光醋纤(啦2a处=10裁μ帖m懒,钟△碰=0.3％笔)，横向错爽位必须小于柔0.8践μ早m差。显然，对耀单模光纤连吐接其对准确良精度比多模彩光纤要高得衡多。电光纤纤轴的郊角度倾斜灭光纤连接时荒，因种种原套因，使两根枣要连接的光蛛纤纤轴互相狡不平行，形寻成图1-6糟所示的那种乓情况，即两苏根光纤的轴瑞之间有一角懂度倾斜，这议种纤轴之间库的倾角摩θ牢也会引起光糟耦合损耗。肺图1-6言纤轴之间瞧的倾角船θ狐要使因纤轴魔倾角引起的捏光耦合损耗蚊小于1dB熟,必须要求雄倾角穴θ辽小于5筑°波；若要使光牌纤连接损耗苗小于0.1画dB，要求村多模光纤的涂轴倾角歇θ粉小于0.7膨°细，而单模光晕纤的轴倾角朱必须小于0担.3。汤光纤端面间奔隙蜘两根对接光花纤端面之间粥留有一定间还隙d时，显司然也会引起攀光传输损耗诞。臣在同样的连隙接损耗要求败下，对端面夹间隙d的要恳求不如对纤梳轴的横向偏扣移X那样严耐格。弹以上各种情灶况都要假定妻用同一种光咽纤进行连接炼的情况，若胁连接的光纤械不是同样光禁纤，那末由烧于光纤本身锹特性参数的热差异，将引镜入连接损耗拥。睁光纤参数的贫差别僚1.多模胀光纤锋我们把连接席的光纤一根洋称为发射光戴纤，记为T丸；另一根称怜为接收光纤智，记为R。罢纤芯直径欲不同，它们拉的半径分别梢标为a殃R录和a顿T库。当把它们游连接起来时翠，在均匀模粗式功率分布餐条件下的光尘耦合效率为移（假定a检T碑＞a宜R上）：目R行→谱T侮η蛋=1(无耦恶合损耗)湾T横→抬R淋纳(宜1-7)艘(2)数讯值孔径（N讨A）不同，裳同样记为N枣A贿R盆和NA肿T陪，并设NA籍T瓣＞NA村R酿，则在均匀提模式功率分画布条件下，逼光耦合效率曲为：题R爬→汽T付η边=1(无耦咸合损耗)疗T逼→吩R刊纯(蛾1-8)鸭(3)光解纤的折射率吹分布指数q尽不同，记为疑q脖R取和q研T诱，并设q浩R乱≥选q勒T礼，则在均匀雄模式功率分阅布条件下，盲连接时的耦法合效率为：奔鸡餐(1-9旷)爱(4)光婶纤纤芯椭圆某。光纤纤芯结不圆时，对婶接损耗就会涉增大。纤芯摘不规则无法纸考虑，这里塌只涉及纤芯称椭圆的情况杠并设椭圆度杨，而且连接傲的两根光纤楚有同样的椭螺圆度，在最妥差的情况下偿对接，即一戒根光纤的长懒轴(2b)搬对另一根光树纤的短轴(研2a港)，这时，塔对接收的耦诵合效率蒸η址MM冶为：台予(e薯≤等5％时)丈厘(1-1宗0)貌2.单模线光纤设模场直径的赏差异。用模害场半径计算蝇连接时的耦绑合效率：吉蚂(萄1-11)庙由于单模光衡纤的特殊性备，所以无论爪是从模场直渴径大的光纤右向模场直径拔小的光纤传辫输还是从模立场直径小的骆光纤向模场刮直径大的光切纤传输，它故们的光耦合忠效率是一样义的，即连接钓损耗一样。北这一点，与股不同芯径的麦多模光纤连窄接的结果完千全不同。麦光纤端面情梁况匆光纤相连接丧时，光纤的来端面都需经孩过切割处理惑，所得的光孩纤端面与理疾想状态总有危一点差别。坑端面质量不丝理想，造成以了光纤连接题时光传输损鸡耗增大，特娘别是在对接催（不是熔接驶）时，影响龄更大。蔽1.光纤饲端面与纤轴沫不垂直（斜野的端面），萝对接时有一宇夹角影θ板，如图1-南7所示。作θ悉是两个光纤泉的端面角尿θ屿1嘱与样θ圆2赶之和。这种装光纤端面相雷对接时，在婆均匀模式功区率分布时，亮在突变型光荡纤时耦合效臂率是：厚周(因1-12)克式中，K是嫩光纤折射率瞧与端面间介初质折射率之眯比，较△亲是光纤纤芯洒、包层相对珍折射率差。统图1-7圾斜端面耦齐合情况仓2.凸形灿光纤端面。法这种端面情回况如图1-间8所示。图坝中d苹1牢、d摔2恳表示两个端弊面的弯曲程懂度。突变型立光纤，在均牧匀的模式功雀率分布情况汉下，其耦合予效率为：眠皮(1扩-13)百图1-8帜凸形端面蚁对接妙以上列举了妇影响光纤连吐接时耦合效屋率或耦合损悠耗（即连接花损耗）的许撕多因素，以宏及单独考虑午一种因素影寸响的结果。核实际光纤连芝接的光传输备损耗是各种找因素综合影系响的结果，匹可以在以后植的实际操作饼中参照上述丈结论，分析挑体会影响光岭纤连接损耗打的主要因素龙。姥三、光纤的纸熔接美在这一部分旋我们将简单张介绍几种光翁纤固定连接薯的方法，并副着重介绍光央纤熔接的全差过程。这些未方法是在光它纤检测和通廉信工程中要辆广泛使用的愈。协光纤固定连乔接的几种方榴法订1.套管低连接像光纤经过去筑除涂层、清发洁处理后，腰插入图1-勾9所示的套绩管，直到两暖个端面接触辫。一般地需筑要在切割好绩的光纤端面例上先蘸上折兆射率匹配材湖料再进行对及接。套管的弃内径应与光奥纤外径相当无，这样可得腥到满意的连土接效果。坛图1-9赚套管连接鸡2.V形基槽连接删将处理好的锯光纤放入V询形槽内，放节上盖板，然洁后轻轻推插该光纤，使两际个端面接触吐到。必要时键端面之间应视加注匹配材绝料。V形槽驳的深浅和光详纤外径的一娃致性将保证庸可以获得满侨意的连接效透果（见图1艰.10）。谋图1-10激V形槽稠和板势图1岂-11数三棒连接掠3.三棒宫连接幻图1-11梁示出了三棒库的放置，棒系的直径约为辟光纤外径的级6.5倍，逐外面套有弹档性材料，用奉以固定棒的谣位置。用类构似于套管连吴接的方法使卖光纤在三棒喘的空隙中对恋接。享4.熔融阶连接碌用电弧、火设焰或激光加俯热要连接的逢光纤的两个袄端面（已处缴理过的），津使它们熔融武直至涛“万烧结饱”介在一起。这忠种方法连接狼光纤都是在相专门的光纤够熔接机上完它成的。光纤的熔接胞1.光纤惑的熔融方法应可以用多种跃方法加热光帽纤并使其熔革融。如用电柴热丝加热，餐这种方法不萝容易得到能傲使玻璃光纤鞭熔融的高温粒（对石英玻幸璃光纤，其罗熔融连接温巨度要慨2000古℃挨以上）。也摸可以有用大体功率激光器债，如CO虑2责激光器的激龟光束加热光吃纤，这可以活获得非常清江洁的加热状档态，很适宜养于做高强度芬光纤接头。良但是使用激腰光束加热的励激光器辅助批装置较为庞搜大，花费也勤大，所以使滴用得并不广肚泛。也有使惊用各种火焰狠进行加热的筒，如丁烷氧议焰，氢气火较焰，氢氧焰逮，氢氯焰，计氢氯氧焰等鹊等。特别是甚氢氯焰，能行做出强度最浸好的光纤熔净接头。可惜置的是使用各齐种火焰加热肃时自动控制最比较困难，皆而且也不甚姐安全，所以绘还没有得到抢普遍推广应膨用，仅在个姨别对光纤接稼头强度有特沸高要求的场田合使用。另汪外一种加热捏方法就是通乏过电弧放电晒，在光纤端期头附近局部炸区域通过放控电的方法产辰生高温使光鞋纤熔融。这弹种方法可以岛通过控制电方弧的放电电央流而很方便五地得到不同跪的温度，所拜以很容易实场现自动控制禾。而且用这因种方法所做攀的光纤接头钱质量好、损急耗小、接头感的强度也不漂错。这种电愤弧熔接光纤赢的方法已经迟在光纤熔接扁机中得到了壮广泛的应用投。钉2.用光涨纤熔接机熔堂接光纤菠光纤熔接机佩的发展史，弄已经经历了车几代商品过沸程，最早的受光纤电弧熔踩接机，光纤膝的对中和熔诚接过程都是菊手动操作的者。从只适用辆于多模光纤岩发展到适用寨于多模光纤积单模光纤的鞭熔接，光纤垮熔接机的对馅中调整和定商位精度大大霞提高了，可昼以达到0.洲1界μ漠m贷。最初的多鼠模光纤熔接泊机以光纤外就层作基准面务进行对中调好整，以后发旨展成光功率悦监测调整，架现今的自动适对中熔接机嚼融入了显微挎摄像、微机棉技术和图像唯校正等新技暮术，形成了辨“石纤芯直视暖”酒式自动熔接签机，甚至可洪以一次熔接盈多根光纤。雄光纤熔接机片必须具备下骂述性能：圣熔接机必须油具有能固定逢光纤的精密队光纤夹具，制放置发射光吵纤和接收光照纤的夹具的衣轴向应有极盆高的平行度胸。咽要有精密的枪微调功能，鼓一般要求能臣在x、y、心z三个方向就上能进行精赏密调整，调肠节精度达0关.1时μ叹m抵。轻电弧放电要趴稳定，光纤艺熔接条件可督调节，以适页应各类光纤森的熔接。立光纤熔接前菜的准备工作花在光纤熔接至的全过程中输，需要精确站地执行许多张操作，主要灶是三个方面著，即光纤端剖面制备、光爆纤精密对中萄和光纤的熔商接和定位。程在光纤熔接豪之前，光纤市涂层的去除撑、清洁及端撒面制备工作甘必须仔细认裙真地对待。况光纤护层的距去除。剥开员光缆，其中稠的光纤的外三面可能还有秒两层塑性保咽护层。一般异，最外层是烘光纤的二次坏被覆层，二而次被覆层可败能是紧套的代尼龙护层，澡也可能是松杰套的聚丙烯由(P.P)补、聚酯(P此BT)、聚告四氟氯乙烯狂(FEP)妖等塑料套管寨。这二次被套覆层可以用腰专用的割刀志割断然后用与手拉去；在从没有专用工盒具时，用单吗面或双面刀荒片割断被覆污层，用手拉齿去套管。但准除去紧套的诵尼龙护层必怕须用刀片来婚削除。染紧贴着石英尾玻璃光纤外麻表面上还有挖一层塑料涂辉层，即光纤章的一次涂覆谨层，这一层税涂覆材料一汤般用两种方佩法来去除。包一种是机械攻方法，可用宋刀削去，也亡可用火焰把介它烧掉，最轰好利用专用缘工具来剥除艘一次涂覆层花，用机械方叨法剥除光纤血的一次涂覆砍层，可能会权损伤石英玻脸璃光纤的外找表面，特别艘是用火焰方蠢法去除涂层黄，将使光纤棉本身的机械信强度大大降端低；另一种印方法是化学粥方法。用某汽种化学溶剂穴来去除光纤毛上的一次涂龟覆材料，根穴据不同的一带次涂覆材料赤选用不同的源化学溶剂；华紫外固化(友uv)的丙数烯酸酯涂层易，可以用二贡氯甲烷或二过氯乙烷和三再氯甲烷中任蜓何一种作溶命剂，将带有洲涂层的光纤击在溶剂中浸惯泡数分钟，容这类涂层便愁会溶胀，甚资至脱落。用枕脱脂棉或纱丈布轻轻揩抹险就能方便地县去除这类涂醉覆层；当光黑纤的一次涂蹄层材料是有赤机硅树脂时免，需把它放柏在浓硫酯中驶浸泡，直到建把有机硅树当酯涂覆层全强部溶解掉；够如果光纤的朋一次涂覆层车材料是环氧磨树酯，那么情就要用热的欠（约宁200战℃减）强酸（如堪浓硫酸）来进浸泡、去除飘。硫酸有很科强的腐蚀性婚，使用时必做须千万小心弄，务必慎用娃。结光纤的一次爆涂覆层去除胳后，需仔细爆检查一下一他次涂覆层是警不是已经去赚除干净了。我一次涂层去贱除干净以后糠，用蘸有酒等精（无水乙嚷醇）或丙酮珠的纱布或脱塔脂棉捏住光胳纤轻轻擦洗土，务必使去向除了一次覆压层的裸光纤尼外表面上没桌有污染、水内份及灰尘，过否则会影响浪光纤熔接质傲量，甚至出紧现气泡。突光纤端面切练割。无论是座光纤对接还漆是熔接，要高获得耦合损丽耗小的光纤镰高质量接头雾，被接光纤拉端面的质量徐是关键。光衔纤连接，要载求光纤端面家必须平整、污端面与纤轴哨垂直。要得挺到满意的光忍纤端面，必短须使用光纤农切割刀等手忍段来获取高淡质量的光纤白端面。当然筒可以采用切健割、研磨、铅抛光的方法览来获得平整批的光纤端面场，就像做光锡纤连接器那辣样，但这种悼手段太繁杂筒，不能在要湾求快捷时使起用。在光纤肚对接和熔接蚕过程中现在貌都使用专门阔的光纤切割蹲刀来制备光堪纤端面，现杂在商品光纤住熔接机都附棚有性能很好融的光纤切割纽器。陡高级的商用循光纤切割刀戒，可以做出宇几乎接近理吐想的高质量斯光纤端面，悬而且成功率应也很高。这菜些光纤切割垮刀工具所用竟的光纤切断奸方法基本上荐有两种。一月种是在施加斩有一定张力肤的光纤上用胞金刚石一类柱刀刃在光纤殃的要切断部岂位处划（或宗刻）痕，一荐旦光纤表面案出现裂纹，芝光纤就会在肾所加张力的脑作用下在划牵痕处崩断，屯从而得到所倘要的平整端页面。另一种揭是先在裸光毫纤上用刀刃杜划痕，然后男弯折光纤，桨或者在对光寇纤同时施加浸张力的情况坡下弯折光纤垦，光纤折断受后便获得高鞠质量的光纤恳断面。实际温切割光纤时赞，对光纤施有加的张力应丸在正确的范缺围内，如对场外径为白φ近125墙μ只m的石英玻僻璃光纤，所贱加的张力约帝100～3州00克。另捐外，必须注酬意，在弯折奖光纤时要防营止光纤受到伍扭转（光纤萝的扭转必须槽小于送1cm定），否则断雹裂端面会出坛现唇边，或孔断面粗糙，名如图1-1挎2中所示的递情况(a)话和(b)。欺这种划痕-玩弯拉光纤的杠切割过程可针用图1-1卵3来概括：纽(a)唇边与；(b)悔中间雾状区衡右边粗糙不宽平；(c办)良好的端粉面温图1-12我光纤端乳面的质量储图1-13代光纤端榴面切割过程拦在图1-1枕2中，已经挡看到了切割苦光纤所得到爆的质量，我切们可以把光景纤断面分成校三个区域，炕见图1-1龟4所示。盼(a)划服痕点附近虚没线内的区域着，其半径为减r，这是很吐平整的镜面束区域；(b慈)镜面区师域边缘附近漠的雾状模糊遍区；(c)酿凹凸不平的自粗糙区域，骨位于划痕点萌的对面。睛光纤断面上扎的镜面区域鸡的大小与光共纤上所受到馆的本地应力举F有关。漆秆忆(1-14鹊)绩式中，K是配镜面常数，签对于熔融石极英K为肾7.5kg弃/mm锁2糠；碱玻璃的粒K为妖6.1kg致/mm拦2竿。从(1-陷26)式可厚知，在光纤免上用金刚石特划痕以后，宣光纤上必须奋有足够的应裳力，才能使忘光纤断裂；卵但是，所加项的应力不能戏太大，否则径镜面区域的区半径将太小撑。同时在光饺纤划痕点的后对面将出现老上述(b)换那样的粗糙狡不平的区域者。由公式(流1-14)疯得，要使镜炒面区域的半纺径r误≥倒a（a是光挖纤半径），奇要求在端面葛上所有点处绘的本地应力务F小于K/控。但是无疑棵地，F必须掩大于0。否伶则在划痕点挥的对面将形陡成唇边。此今外，应力F汉必须与光纤盛的纤轴平行队。应力F与达纤轴不平行冷的后果是形蹦成非零端面收角（即端面辜与纤轴不垂薪直）。这样够，光纤上所岂加应力超σ张的范围是0法＜F＜K/闲。若在光纤永上划痕太轻庄，那么需要竭加比较大的嘉应力才能使释光纤折断，浪这样得到的瓶光纤端面质父量就不会高糖。但是，划诞痕太重，会姥在端面上留驶下缺口，甚刻至直接弄断任光纤。对于露单用张力拉能断光纤的切扇割方法，为瘦保证获得镜承面似的端面燃，需加较重暑的划痕，使细在划痕点处港所受的张应故力最大，而环后向周边逐匠渐减小，只买要直到划痕皂点对面的应适力仍然大于拦零的话，这阳样获得的光孕纤切割端面浇的质量是好叨的。对光纤慧施加张力的域同时再弯曲熄光纤，是通加过光纤弯曲峡产生弯曲应省力另,在光纤上重实现上述应牲力状态（E懂为光纤的杨痕氏模量，石忍英光纤的E直=缴7000k豆g坑/mm趴2膝，R是弯曲诚半径）。宇图1-14族光纤断哗面情况剪我们了解了顶光纤切割的慕断面形成过烟程，将有助谦于掌握手持社光纤切割端饮面的方法。次因为有些场采合受条件限重制没有很好故的光纤切割羞刀，有些场尼合用手工切裳割光纤可以遍加速检测过咐程。所以必烂须掌握光纤毁手工切割制接备的技能。么手工切割光伟纤时，手持羊裸光纤，用蜓金刚石刀、饶红宝石刀、编或碳硅片的表刀口以一定团的力在裸光娘纤表面上划扇（刻）痕，略然后拗断光色纤，手工切金割光纤过程肚很简单，但暮仍需多加练壤习才能熟练伐掌握。特别强要注意对光漏纤划痕时，片切割刀口必熔须与光纤轴业要尽可能垂闪直。手工切刷割所得光纤竿端面的端面沃角在0～5家°罚之间。优异炎的光纤切割海器可以得到玩端面角小于遮1肤°蝇的光纤端面总。早光纤切割工谋具再好，也键不可能达到政100％的虾成功率，因党此在切割光如纤以后，应尝检查一下光缘纤的端面质刻量如何。一罚般在光学显拉微镜下观察域光纤端面，管从放大了的舱端面像能清黑楚地看出端平面质量情况拢，正如图1贱-12所示注的那样。同丢时还可以看呜出光纤端面未的清洁程度撒。一旦发现连光纤端面质梢量不好或被搁沾污时，应剩重新清洗、企切割，直到每满意为止。雕现在商品光烦纤熔接机都把有观察监视违功能，光纤宫端面从正交估的两个方向条得到监视。附(2)光预纤的熔接仿裸光纤在制滤备好端面以总后，就可放秘入光纤熔接留机的光纤夹点持器上并固被定。光纤夹丈持器多为V始形槽结构，坚压板由弹性黄材料做成。父注意用压板抚夹持光纤时李，应压在光尖纤的未去除遗涂层的部分描，不要夹在滑裸光纤上，蜜以免光纤表请面受到损伤槐或者甚至夹崭断裸光纤。界有些光纤熔讨接机的光纤驳装夹，光纤幻是以一定的跌弧度放置的攻，这样可以名保证近光纤牺端面附近一救段保证平直沾，如图1-恭15所示。泥图1-15故带状光揉纤熔接机的头夹纤机构蚊光纤对中。鱼利用光纤熔摧接的精密微第调机构，将益两根要连接物的光纤面准遍确地对中。钱可以根据光秀纤的外表面昼作基准面使涂被连接光纤灰对中；也可拒以根据透过滴的光功率大滥小为依据进创行对中；也厕可以以光纤档纤芯中心为逃基线进行对块中。这一过呆程，在自动秀光纤熔接机判上是由机器说自动完成的浅，光纤对准吸精度优于0炮.1考μ性m，调节范握围数十微米哑。一般，对爷中过程需在墨x、y、z葵三个方向反铺复进行，直宇至达到一个吼最佳位置。问有些光纤熔锣接机只有一吨维调节机构暂（z方向）楚。奖放电。在光禽纤熔接机的捞电极上加上碑直流电压、沈交流电压或甲高频电压都愧能引起两个君电极间的火盖花放电。光蚕纤自动熔接倾机中，由微先机自动控制众放电电流的花大小和放电戚时间的长短其，甚至有的热还通过气压宇传感器自动烛调整放电强云度。图1-清16示出了大电极之间放涝电电弧的强榴度分布。埋光纤的熔接披过程。把光浮纤熔接起来廉是使光纤对准中状态固定职下来的最好泉的一种定位伤方式，是获疗得高质量光锄纤接头的最度后的关键过蝇程。抽图1-16富电火花侵的电流分布斩自动光纤熔脆接机中存储饮有20多种繁熔接参数，兰使用时必须所根据光纤类妹型预先选用毒设定，有些矮可能要先经岩熔接试验后崭，才能选定音。奥光纤的放电钥熔接要在一阔定的条件下转进行，表1庸-1列出一市些主要的熔道接参数作参蛾考。碧表1-1裤光纤熔接逃参数怕光纤类型对熔接参数斥偏心量蛮≤妻1饶μ膏m的饰单模光纤多上模渐变光纤赶偏心量＞塑μ吵m绸的单模光纤肿电极距离绒1.5涂μ包m停0.8mm建端面间距缓20标μ驾m础10洋μ织m回光纤推进速轿度污160汪μ肾m玩/s巡50纯μ铲m锤/s棋光纤推进量布20订μ偶m镰10别μ帮m抚预热时间钟0.12s挽0.12s炊熔融时间坡3s轰1s殿光纤的熔接扎在放电过程仪中完成。先言经历预熔阶放段。预熔时挺，光纤的端宰面之间留有杆一定的空隙养，在比正常狂熔接电流稍咐小的电流下腥放电。约在忽1700辛℃副温度下光纤唤端面被预热宁，持续时间溉一般小于0限.3s。光订纤预热同时趟还除去了制喘备光纤端面继后还残留的筑污染物；然井后，以正常义的熔接电流淹放电，同时辨将一端的光磁纤向前推进辉，使两根光铺纤的端面紧鹅紧连接在一年起，待它们浊完全融合在下一起时停止焦放电。光纤学熔接的最佳突温度在19丘80～21肤40教℃律之间；熔接恐时间，一般绑来说，多模庭光纤的熔融查时间要长些辰，约2～3攀秒；对单模快光纤熔接时促间可以短些饮，约1～2辱秒。整个熔久接过程可以痛图1-17宝概括。恭(1)初始哈定位(棉2)除去定好位件(娘3)设置预键熔间隙罪(4)光纤悬预熔(珍5)推进熔志接吹(6)熔接纵结束胸图1-17怠光纤熔期接全过程混这里必须指透出，如果被尾熔接的光纤规纤芯的偏心职量较大时，妥用正常熔接测条件熔接时荐，在接点处你会由于光纤此表面张力的得缘故使原来扛已经对准的稀纤芯产生偏型移，见图1吼-18所示蝴。示图1-18数偏心量涂大的光纤熔假接情况治所以，在熔断接偏心量大羊的光纤时，谨应选用较短应的熔接时间愧。但必须注吊意，光纤熔峡接时间太短止，会因两根陵光纤没有充情分融合在一狗起而影响光浴纤接点的牢故度；熔融时杀间过长以及牙光纤推进量朋过多，又容扎易引起光纤健发生形变，凤甚至使加热芽区边缘附近所光纤变细。性熔接部位的牺增加。光纤述的熔接部分浩现在是裸光泡纤，又经过刻加热处理，利裸光纤本身序的机械强度肌已经降低。舟所以光纤熔趴接部位的机室械强度低于棚整根光纤的至机械强度。而因此，通常唯要在光纤连暗接部位采取梅增强保护措尼施。最简单题的增强措施罢是在光纤端超面处理之前适先套上一根杂有适当长度秒的硬套管，天如钢管、玻播璃毛细管或宿硬塑料管，棉它们的内径交大于光纤外雾径，光纤熔后接好以后，剥将此管移至维熔接部位完结全套住接头申附近的裸光变纤，在其内存注入快干胶沾封住。现在蛛普遍采用图畏1-19所糊示的那种热拆收缩塑料套铜来增强。该惭管的内管是赴EVA热熔辟软塑料，可鸦以填充裸光筝纤部位的空间隙并起缓冲己作用，外管疯是热收缩塑此料管（辐照喷聚乙烯材料锋）内、外管融之间有一根菌直的钢针。减光纤穿在内逼管中，在熔傲接好光纤以妇后，将该管凑移至加固部串位并对其加种热，辐照P置E管收缩就劫牢牢地固定避了套管的位菜置，裸光纤铃部分的机械蕉强度由钢针警得到了加强腰。图中也示走出了这种套吼管的参考尺惧寸。烟图1-19器光纤接地头用热收缩父套管乞光纤接头质雀量。光纤熔勒接起来以后权，外表根本邀看不出与原视光纤有什么趟不同，好的堆接头，即使何在显微镜下崇也难于找出著熔接点位置音。但熔接过罗后的光纤内姥在质量还是投有了变化，壶主要在于：聪a.熔接后辞的光纤的抗疫拉强度变弱书了；b.熔促接点出现了游附加损耗。帽熔接光纤的奸强度测量与杰光纤抗拉强渐度测量方法记一样。光今肠先进的光纤薄熔接机附带珠有张力筛选颤功能。当光就纤熔接好以播后，先经过灿一定应力的爆张力筛选，功筛选通过以蹲后再进行套请封增强。非流熔接的石英变玻璃光纤本桶身的拉断强唯度可达到6廊～8kg/遭mm借2趟，经过电弧满熔接过后光原纤的强度在溪2～3k倍g/mm丙2技；用氢氯升火焰熔接的父石英光纤接夺头的强度平羡均值可达到结5.9kg果/mm锤2渣，最低也有割3.4k秧g诱/mm贷2盾。呼光纤接头的扮附加损耗（庆简称光纤的垫接头损耗）模是评价光纤愤熔接点质量绵的主要指标校。当前市售狐的光纤自动谜熔接机在熔辈接单模光纤浑时，熔接损北耗平均可小景于0.05歇dB，用于是连接多模光抛纤，熔接损袖耗平均0.娃03dB左菜右。匠光纤接头损喉耗的测量。泡现在，多数帮“许纤芯直视秋”柳式自动熔接翼机都有直接阵显示熔接损殖耗的功能。羊必须指出，名熔接机上所巨显示的光纤乒接头损耗值币是熔接机根发据光纤图象衬分析光纤对铃准情况后推丢算出来的，哈并不反映光脏纤接头的真烦实损耗值，逃但也反映了赤熔接质量的技好坏。真正犯的接头损耗缘应以实际测温量所得为准选。我光纤接头损千耗的测量方捞法有多种，堂最基本的有勤剪断法，最纷标准的是临愉时接点法，扛最常用的是顽后向散射法请（光时域反具射仪法）。故工程上比较米实用的一种赌方法是测量恭整个光纤链钥路所有光纤根接头的平均奥损耗。其方饮法是整条光饶纤链路连接晨好以后，从锈光纤的链路斯的输入光功辟率和输出光畅功率值算出佩光纤链路的信总损耗，从伙中减去光纤始链路中的每攀段光纤的损龟耗后，除以筹链路上的总堵接头数，就您得出了平均省接头损耗。融这种方法相吊当实用，可座惜的是无法为知道每个光挤纤接头各自屿的损耗大小牧。苍有一种方法祝是逐点监测肠法。用光源世给光纤发送肤传输光，在锄进行光纤熔众接之前，先侧用光纤功率泽计测量发送弹光纤的输出骂光功率；然腐后在光纤熔蛛接完之后测必量接收光纤雀的输出光功翻率。用这两塞个光功率值遇算出总的光之损耗，减去妹该段接收光锁纤的损耗（孔假定接收光健纤的损耗是雹已知的），纹就得到了熔献接点的损耗俗。每个光纤薯接点都进行影光功率监测对，过程是相千当繁琐的。打这种测量方宁法原理上是居适合于光纤劫接头损耗测济量，但实施祥过程中还有变点问题。首悔先，用这种欠方法测量多求模光纤接头伞损耗时，实衰际测得的接请头损耗与接挖收光纤的长杏短有关，往窄往是接收光欧纤较短时测响到的接头损剩耗较小；其娘次，是光纤菌功率测量的捉精度问题。备因为光纤接点头的损耗一胡般都很小，号大多在0.漂1dB以下厚，要精确测反定这样小的塘损耗值，至炎少要求有优语于0.02乏dB的测量建精度。常用貌的光纤功率行计很难满足研这种要求。缩测量光纤接部头损耗用得希最广泛的方艺法是用光时罢域反射仪实篮时监测光纤己连接情况，季从光纤链路克的后向散射岔曲线上得到雪光纤接头损霞耗值。用光慈时域反射仪吴测量光纤接踢头时，经常蜓在后向散射乱曲线上光纤术接头位置出书现春“揉正时”械损耗值泄—“仙后向散射曲渗线的视在增锹益茅”能。出现这种司情况的主要哗原因是光纤碎接头两边的矩光纤的散射堵系数不同。桐遇到这种情扎况，要准确板测定连接头您的损耗，必岩须用光时域士反射仪对这容个光纤分别震从发射光纤嗽和接收光纤垮两端测量它捎的损耗，取碌这染“堵双向优”躬测量所得结携果的平均值剖作为该接头派的损耗。当“情双向总”祥测量方法消啊除了接头两渔边光纤的后颜向散射性能磨差别所带来验的接头损耗势测量误差：肉设发射光纤累的散射系数犹是S摆T终，则接头点蜡前发射光纤孕的后向散射刷光功率电平司P银′桌T莫正比于S阀T揪，即P岸′勺T游∝笨S慎T么；而接点后露的接收光纤住的散射光功军率电平为P邪′态R召∝食S迈R颈T尊RT轧T党TR时。S趴R菠是接收光纤喘的散射系数恶，T晨TR吹是从发射光株纤到接收光朵纤方向的通射过光纤接头幼的透射系数渣，T陷RT缸是由接收光禁纤向发射光贝纤经过光纤锈接头的透射凯系数。所以挽用光时域反仇射仪从发射壶光纤测得的弊光纤接头损蛛耗强；从接收光独纤端进行测鼓量可得绑。它们的平推均值盆就消去了散沃射系数项的今的影响。昼光纤接点损阁耗的临时接洽点测量方法戒，是在连接司之前先测量钞发射光纤的西输出光功率搏P狮1撇，然后连接店起来，测出植接收光纤的啦输出光功率词P乌SI轨，这样算出击的总损耗是光，它包括了撞光纤接头损拣耗L妙s1罩与接收光纤扰上的损耗L行r1待，然后在接椅收光纤上离事接头去1m洋左右处剪断耐，测出其输宋出光功率演1花，则有齐。而后将两理根光纤正式淘连接起来，似再测出接收葛光纤的输出逼光功率P谜s2猾，则有撑，可以认为渐L件r1祥=L浩r2扔，所以奉手雁(1许-15)屿或灿唤都馅(1-16绕)站就得出了正概式接头的连撤接损耗值了皇。命临械时接点法是厅光纤连接损铜耗测量的标部准方法，但锋实际中很少逃应用。冠第二章拾光纤尺寸参盼数测量瞒光纤尺寸参径数定义一、作用段光纤的尺寸鸦参数是光纤继的最基本的舱标准化参数技。尺寸参数拳除了对光纤箭的光传输、痰机械等性能皱有影响外，建它们还对光械纤的连接损胃耗的大小起油着至关重要很的作用。例普如，单纤接碧续则要求被炮接光纤纤芯召尺寸参数相取同，但是光职纤带接续则脑要用光纤外初径作为纤芯弱对准的参考鼓，故要求光熔纤的外径应排均匀一致。租光纤的尺寸惜参数标准既脊是光纤制造月的几何尺寸贼依据，又是遮光纤制造中种严格控制的奔指标，还是偿判别光纤产兆品合格与否羡的质量标准胞。二、定义漠众所周知，煎光纤玻璃几宗何尺寸规定灯为圆对称结京构。因此，伤2000年墓10月国际执电信联盟电遗信标准化部纪（ITU-色T）最新推纹荐的用来表省征光纤几何驱尺寸的特征诚参数是：包递层、包层中程心、包层直匀径、包层直探径偏差、包抓层容差范围倒、包层不圆麦度、芯中心等、预涂覆层煌直径、缓冲赞层直径和光逆纤长度变化洽等，下面分但别介绍这些雹参数的定义搏。慨(1)包固层云包层是光纤葱横截面中玻短璃的最外区撕域。民(2)包常层中心浴包层中心是朝包层边界最烘佳拟合圆的推中心。愈(3)包沈层直径课定义包层中骂心的圆的直敌径。裙(4)包测层直径偏差壶包层直径的词实际值与标将称值之差。捆(5)包拉层容差范围航对于一光纤屯横截面，包时层容差范围兽是确定包层欣最外区域的伸圆与最大圆驱之间的范围模。最大圆与响包层最外区悲域的圆同心百，它可拟合侄到包层最外育区域。作为深包层，两个为圆具有相同泪的中心。阵(6)包犁层不圆度邮由包层容差杏范围定义的独两个圆直径费之差除以包夜层直径所得请得值，用百厨分数表示。领(7)芯捧中心率芯中心是在李大于和（或胳）小于光纤辩截止波长的旋波长下，在译一恒定电平塘（选择在最屋大近场光强族的5～50际％之间），状光纤中心区欲域发射的近券场光强图形供中，由最佳蚀拟合圆构成葵的圆的中心晕。通常芯中舍心大致代表捉着模场中心涝。鬼(8)预孤涂覆层直径搞光庆纤预涂覆层宾直径是光纤暂预涂覆层外饥边界最佳拟喝合圆的直径折。饶(9)缓窃冲层直径碧缓迈冲层直径是泪缓冲层外边营界最佳拟合年圆的直径。啦(10)洽光纤伸长量妖光富纤伸长量是和体现负荷变楼化时光纤应虾变的变化。泼(11)轮有效面积皇有效面积是莫光纤非线性味效应紧密相屿关的影响光迟纤传输系统赛，特别是远门距离光放大恩系统传输质剃量的一个参等数，有效面册积A锅eff辰的定义如下柿：闭袄寻摄(2.臂1)桃式中，I（刮r）是半径和为r的光纤刚的基模的场条强分布。对欢式(2.1肥)进行这个符光纤横截面尖积分。例如斤，如果假定岁一个高斯近绸似：广仅甲摆险资周碌(2异.2)姥式中：臂为光纤模场讨直径，那么寄对式(4.邪1)积分得撇到：补色夕钟纪(暴2.3)挂光纤尺寸参蓬数的测量方讲法有：近场钟图像法、折震射近场法、笼俯视法、传捏输近场法等旁。借助这些茧几何尺寸参秀数测量方法特，可对光纤累玻璃的几何们尺寸参数进用行单个几何宗尺寸参数测佣量，也可进校行多个几何圾参数测量。鬼光纤几何尺召寸参数测量嚷方法摄一、近场图众像法测量原理设近场图像法典是单模光纤朗几何尺寸（去除模场直径困）测量的基温准试验方法彩和多模光纤水几何尺寸测完量的替代试凡验方法。兔近场图像法决用一视频系竿统实现X-柱Y两维近场逮扫描。近场驻图像法的测侍量原理是，琴光纤输出端柏面上的近场报传导模的光芝功率分布与忘光纤的折射厉率分布相似忧。陕由(2.1往)式得知，灿只要我们在厦光纤输出端兴近场直径扫岩描测量近场暗光强度分布贩，就能测定巴光纤沿直径地方向的相对呜折射率分布麻曲线和折射瞒率分布指数赏g。最后根书据所测光纤门的类型，按勿照光纤几何奋尺寸定义计斑算出所要的扑光纤几何尺牛寸参数。试验装置去近场图像法兽试验装置如李图2.1所辩示，有关试浆验装置的主幻要组成部分级的作用分别错简述如下：饼图2.1饱近场图像性法试验装置瓶(1)光永源丝应使用合适俩的光源照明再纤芯和包层奇。在进行测秘量的整个过盘程中，光源咬强度应是可趁调和稳定的职。跪(2)注退入系统抚光注入装置展应能在空间盏上和角度上可对光纤均匀便满注入；在放光纤输出端刻，应对包层包均匀照明。艘(3)包喉层模剥除器怖用包层模剥弓除器，从输鹿入端附近移或去试样的包觉层中传输的鸽光功率。当抽光纤涂覆层落折射率高于世包层折射率唯时，则这个辆涂覆层就可禁作为模剥除传器。训(4)试预样维试样为一短膊段要测量的困光纤。试样寨光纤的两端旬应清洁、光耍滑，且与光蜂纤轴垂直。污(5)光流学放大装置服光学放大装得置由一光学霞系统组成（叼例如一个显此微物镜），违它使光纤试壶样输出的近援场放大后再稍聚焦到扫描艳探测器平面袄上。光学系广统的数值孔棋径和分辨能福力应与所要洒求的测量监描督相一致。鸡光学系统的阻数值孔径假≥强0.3，放嚼大倍数与所围希望的空间滑分辨率相一获致，并将其洽记录下来。闪(6)检讽测器佩用电荷耦合爱器件摄像机茫、扫描光导句摄像管或其观他图形/光吐强识别设备减来放大输出啄的近场图像组并将其送到倾视频显示器梦。视频数字脖转化器将图龙像数字化处慧理，供计算钩机进一步分色析。视频系弯统应具有足寿够的线性，京以求达到校贝准后测量的姥不确定性小肝于所要求的保指标。米(7)视乒频图像显示毒器愤视频图像显余示器用来显票示探测的图死像、显示器瓶屏幕上的图窑标，例如十日字游标，有志助于操作人淹员将试样图黑像定位在中摊心。当然，奶也可以选用顾计算机控制革的对准和/介或聚焦装置挣。试验程序倡(1心)校准钉对已知具有质合适精度尺唱寸的试样进础行扫描测定键放大光学装介置的放大率章。污(2)测壶量底在输入端对享制备好的试槽样进行对准蜻，已获得规折定的注入条湖件。对输出廉端的近场图彩像进行聚焦竖和对中。对绪实际试验设运备按建立的蛾内部标准调矛整输入端纤新芯图像照明龄亮度和输出烧端包层图像句照明亮度。杯记录输出端摆数字化视频改图像。数字奶化视频图像雪给出了代表逮应确定的包赶层图像边缘笑和纤芯图像羡边缘并记入待边缘图表。山近场图像边叹界的判定层霉次如下:令纤芯图像边跃界：这一层剥次选在最大洽近场光强的或5％～50丙％处。疮包层图像边逼界：确定包仰层边界可用民不同的方法喇，这主要与漆照明方法有鼻关。实际用越的方法应该座与校准所用迈的方法相同虎。敲(3)计托算私纤芯边界和币包层边界的搞原始数据拟址合成数字上神平滑紧凑曲译线来最佳地姥估算实际的涂边界。这些页数学上的平辟滑紧凑曲线叠再被拟合成堪一个圆用来宗确定几何特夹性，包括与迟每个相应边止界的理想圆余形的一阶偏捷差。这些数赶值和数字边全界表达式用屈来确定的光驴纤玻璃尺寸孙参数如下：燥拟合纤芯中充心潮X泪c律o瓦、Y蚕co目(抽μ规m)；辫拟合包层半艘径旬R兼cl天(悟μ秆m)；宾拟合包层中屯心马X干cl坑、Y亏cl乌(允μ政m)；计包层边界至先包层中心的东最小距离嫁R融mincl卸(铅μ栋m)；众包层边界至酱包层中心的炸最大距离极R孕maxcl看(隙μ礼m)；小包层直径奶2R困cl恢(期μ杨m)；担包层不圆度印1乱00(R翼maxcl量-R搁mincl怠)/R茄cl金(％)；焰芯同心度误伍差洒[(X形cl愚-X冒co拉)举2摩+(Y待cl证-Y田co戒)蚂2跌]乏1/2佳(染μ以m)；泰用来表示边掀界的数字上蓝的平滑紧凑计曲线允许曲残率变化要大曲于或等于椭淹圆的曲线变园化。对非椭萍圆形，拟合木半径与角度勒位置前，数用据变换为极哗座标来大约楚估算中心。莫在拟合成数艰学模型时，炼允许用除去丸或剔掉端面蜓切割损伤造仰成的离散数冷据的方法来页改善拟合效宝果。特性曲乔线、试验装芬置。切割方巷法、除去离既散数据的方椅法的选择都骂会影响包层却测量结果的瞧精度。渣(4)试伴验结果爪测量结果的喇试验报告中总应包括下列似内容：光纤刺识别号，尺门寸参数（包撤层直径、包赏层不圆度、势芯同心度误盐差）、试验柴装置、注入舒条件、光源惯光谱特性、耽放大率、探斥测器类型和议尺寸精度及刷重复性等。态二、灾折射近场法测量原理戴折射近场法炕是多模光纤升尺寸参数测丽定的基准试洞验方法和单稿模光纤尺寸师参数测定的玉第一替代试欠验方法。兔折射近场测筒量是一种直何接和精确的漆测量，它能辩直接测量光单纤整个（纤杠芯和包层）渐横截面折射材率变化的两图维分布图，差具有高分辨愁率，经定标什可给出折射痛率绝对值。瑞用合适的方春法由折射率滩两维分布图迫可确定单模取光纤和多模子光纤的几何振参数及多模馅光纤的最大诉理论数值孔朵径。辛折射近场法揭测量原理，扯如图2.2抛所示。铜图2.2雨折射近场绕法测试原理吊示意图松被测光纤的援注入端浸在衫匹配液中，须浸油折射率克比光纤包层月折射率略高蔽。用一数值舞孔径比光纤倦最大理论数煤值孔径大得驴多的透镜系论统将扩展了狐的He-N杨e激光束会钓聚为一小光伞斑（约为1枕μ扫m），注入犹到光纤端面健上。可以推圣知：较小入胞射角的光线照将在光纤中逮激励起折射印模，逸向包绕层外面；入幅射角介于上非述两者之间卧的光线则可响形成漏泄模境，一部分随凶传导模一起届传到输出端准，一部分与万折射模一样硬辐射到包层猜外面。当光欺斑沿着光纤恼直径扫描时向，由于n(妙r)变化，耐各点的本地设数值孔径N咏A(r)不舱同，各处折确射模功率亦夕不同，折射躁模功率分布征与折射率分双布相似。测不得折射模功放率分布，就租可求出折射衫率分布。贱折射近场法雾的优点是，菊可直接测出茧光纤的绝对寻折射率分布历，既能测量停单模光纤，语又能测量多贴模光纤，测班试精度高，颤空间分辨率东小等。试验装置揪折射近场法录试验装置，垒如图2.3玻所示。有关怪试验装置的触主要组成部堆分的功能分到别简述如下授：尸图2.3痕折射近场杠法试验装置围示意图学(1)光蒙源叔应使用一个幕输出功率为去1mW的稳筋定激光器，伟输出模式为杆TEMoo捡模。一般，熄选用波长为泽633nm挺的氦氖(H侮e-Ne)漏激光器，但什外推到其它枪波长时必须甚用修正系数晴对其结果加病以修正。应晚注意，在6拿33nm波长长的测量可朵能给不出较半长波长上的构全部信息，唇特别是不均取匀的光纤掺谋杂可能影响春这种修正。驳由于光在空怨气-玻璃界采面的反射与洒角度和偏振闪状态密切相考关，所以加垮入一个1/逐4波片将光妨束从线偏振推变为圆偏振尝。一个置于曾透镜1焦点绿处的小孔作粪为空间滤波素器。汗(2)注户入光学系统气注入光学系慰统应对光纤多的数值孔径近满注入，并屈将光束聚焦尤到光纤平的摧输入端面上剂。光束光轴集与光纤轴夹晃角应在1渐°劣以内，装置尼的分辨率取舟决于聚焦光暗斑尺寸，为槐了使分辨率远最高，聚焦峰光斑尺寸应寇尽可能小。虹对多模光纤帝，光斑尺寸饺宜小于1.监5级μ割m；对单模蜘光纤，光斑哭尺寸宜小于宋1.0减μ妨m。试验装猫置应确保聚央焦光斑应能记沿整个光纤竞横截面扫描散。悼(3)液孤体盒方液体盒中折莫射率匹配液钳的折射率应窗稍高于光纤肥包层折射率残。液体盒的婶位置由计算雷机控制的X觉-Y电动机屯驱动，并由养X-Y电子游测微计检测役。叠(4)光脏探测器爬只要能收集枝全部折射光钥，可采用任过何方便的方或法收集折射摩光，并传到浇探测器。通氧过计算确定纷圆盘尺寸及讽