光纤通信第6章.ppt

1、第6章 光缆的接续与测试,教学目标与要求 （）掌握光缆的结构和种类 （）了解光缆的型号和规格 （）了解光纤接续的方式及要求 （）掌握光纤接续损耗产生的原因 （）了解光纤熔接机的种类和组成 （）掌握单芯和多芯带状光纤的熔接过程 （）掌握光缆接续的方法与步骤 （）了解光缆成端 （）掌握截断法、插入损耗法和后向散射法三种损耗测量方法 （）掌握时域、频域模式色散的测量,6.1光缆的结构和种类,6.1.1光缆的结构 1.缆芯 缆芯的主要成分是经过涂覆套塑的光纤。 缆芯结构分为单芯型和多芯型两种。 单芯型芯线又分为紧套式和松套式两种，紧套式芯线是经二次涂覆套塑的单根光纤；松套式芯线是把经过涂覆套塑的光纤再

2、用松套管套起来，光纤可以在松套管内活动。多芯型芯线分带状结构和单元式松套结构。上述多种型式可按用途选用。图6.1、图6.2中示出了具有代表性的芯线结构。,2.外护层 光缆的外护层主要是对已形成缆的光纤芯线起保护作用，避免其受外部机械损伤和环境影响。一般要求外护层具有耐压力、防潮、温度特性好、耐化学腐蚀、阻燃等特点。光缆外护套大都由铝带聚乙烯构成。 3.加强件 加强件的材料一般选择用钢丝或增强纤维。加强件可以安放在光缆的中心处或四周处，其数量可以是一根或者多根，要看其不同的用途而定。,6.1.2光缆的种类,1.室外光缆 1)层绞式光缆 层绞式光缆结构开始主要是紧套式的结构，是把紧套式的光纤芯线绕

3、在加强芯周围绞合而成。这种层绞式光缆的结构类似传统的电缆结构，故又称之为古典光缆，其成缆后的光纤芯数很少。随着光纤通信技术的发展，对光纤芯数的需求越来越多，紧套层绞式光缆逐渐被淘汰，现主要是松套管式的。按松套管中放入的是分离光纤还是光纤带，层绞式光缆又可分为分离光纤层绞式光缆和光纤带层绞式光缆。图6.1、图6.2所示是目前在市话中继和长途线路上采用的几种层绞式结构光缆的截面示意图。,2)骨架式光缆 骨架式光缆主要是将光纤带放入加强芯周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成，这种光缆可以减少光纤芯线的应力，并具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 骨架式光纤带光缆的优点是结构紧凑、缆径小、光纤密度大（可容纳上

4、千芯至数千芯光纤）、接续效率高，适用于在接入网、局间中继、有线电视网络中作为传输馈线。骨架式光缆的缺点是制造设备复杂（需要专用的骨架生产线）、工艺环节多、生产技术难度大等。 目前，我国采用的骨架式结构光缆，大都采用如图6.3所示的结构。,3)中心管式光缆 中心管式光缆是由一根大松套管无绞合直接放在光缆中心位置，两根平行加强芯配置在聚乙烯护层中组成的。按松套管中放入的是分离光纤、光纤束、光纤带，中心管式光缆可进一步分为：分离光纤中心管式光缆、光纤束中心管式光缆和光纤带中心管式光缆。三种中心管式光缆的结构，如图6.4所示。 中心管式光缆结构的优点是光缆结构简单、制造工艺简捷，光缆截面小、重量轻，很

5、适宜架空、管道或直埋敷设，中心管式光缆的缺点是成缆后光纤芯数不宜多（如：分离光纤为12芯、光纤束为36芯、光纤带为216芯），成品光缆中松套管会出现后缩，光缆中光纤余长不易控制。,2.室内光缆 室内光缆都是非金属的，它采用全介质结构保证抗电磁干扰。为便于识别，室内光缆的外护层多为彩色。通常，室内光缆分为三种类型：多用途室内光缆、分支光缆和互连光缆。 1)多用途室内光缆 多用途室内光缆是由紧套光纤、非金属加强件和芳纶纤维加强层等构成的，图6.5所示为48芯多用途室内光缆的结构。这种光缆的优点是：直径小、重量轻、柔软，易于敷设、维护和管理，适用于各种室内场合的需要。,2)分支光缆 在光缆的终接和维

6、护中，使用分支光缆有利于各光纤的独立布线或分支。与多用途室内光缆相比，分支光缆成本较高、重量更重、尺寸更大，所以，它主要用于中、短距离的传输，如布放在大楼内向上的升井里、计算机机房的地板下和光纤到桌面等。图6.6所示为8芯分支光缆结构。通常情况下，多用途光缆都能满足敷设要求。只有在真正需要独立单纤布线时，分支光缆的优势才显示出来。为便于识别，分支光缆的光纤子单元应加注数字或色标。,3)互连光缆 互连光缆是为计算机、过程控制和办公室布线系统等进行语音、数据、视频图像传输设备互连所设计的光缆，这种光缆适用的是单纤和双纤结构，如图6.7所示。互连光缆直径细、弯曲半径小、连接容易，更适合敷设在空间受限

7、的场所，在楼内布线中可用作跳线。,3.特种光缆 特种光缆是根据光缆特殊的使用场合来分类的，这种类型的光缆主要有海底光缆、电力光缆、野战军用光缆、阻燃光缆等。 海底光缆是为将陆地型光缆传输能力延伸至无中继站的海底应用而设计的光缆，这种光缆显著的特点是光纤的损耗小，所用光纤为G.654光纤。 电力光缆是为高压电力系统和铁路的通信、控制和测量信号的传输而设计的光缆，对这种光缆的要求是抗电磁干扰能力要强，因而其结构应采用全介质结构。图6.8所示是全介质自承式光缆（ADSS）的结构，这种结构无金属成分，减小了安装时的危险，避免了与高压线接触造成短路。,野战军用光缆及特种军用光缆是为野战部队的战术通信、雷

8、达车的信息传输、导弹制导、鱼雷制导等应用而设计的光缆。 阻燃光缆适用于人口稠密地区及一些特殊场合，如商贸大厦、高层住宅、地铁、矿井、船舶、飞机等等。特别是光纤接入网的蓬勃兴起，大大推动了阻燃光缆的发展。无卤阻燃光缆的加强件可以是金属的，也可以是非金属的。最简单的无卤阻燃室内光缆结构，如图6.9所示。,6.1.3光缆的型号和规格,光缆的种类很多，为了规范光缆制造厂家产品类型和便于广大用户选用，工业及信息化部制定了通信行业标准光缆型号命名方法，以下光缆型号是按原邮电部部颁标准YD/T908-2000来命名的。 1.光缆型号的组成 光缆型号由它的型式代号和规格代号两大部分组成，中间用一横线分开，如图

9、6.10所示。,2.光缆型式代号的组成 光缆型式代号由五个部分组成，各部分均用代号表示，如图6.11所示。,分类代号 GY通信用室（野）外光缆 GM通信用移动式光缆 GJ通信用室（局）内光缆 GS通信用设备内光缆 GH通信用海底光缆 GT通信用特殊光缆 加强构件代号 加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。 无符号金属加强构件 F非金属加强构件,结构特征代号 光缆结构特征代号应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。 D光纤带状结构 无符号光纤松套被覆结构 J光纤紧套被覆结构 无

10、符号层绞结构 G骨架槽结构 X缆中心管被覆结构 T油膏填充式结构,内护套代号 Y聚乙烯护套 V聚氯乙烯护套 U聚氨酯护套 A铝-聚乙烯粘结护套 S钢-聚乙烯粘结护套（简称S护套） W夹带平行钢丝的钢-聚乙烯粘结护套（简称W护套） L铝护套 G钢护套 Q铅护套 外护套代号 外护套是指铠装层及其铠装外边的外护套，其代号用两组数字表示，第一组表示铠装层，它可以是一位或两位数字；第二组表示铠装外边的外护套，它应是一位数字，外护套的代号及其意义如表6-1所示。,3.光纤规格代号 光纤的规格由光纤数和光纤类别组成。如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格（光纤数和类别）的光纤时，中间应用“”号连接。光纤规格

11、代号如图6.12所示。,光纤数目代号 光纤数目代号用光缆中同类别光纤的芯数表示。 光纤类别代号 光纤类别应采用光纤产品的分类代号表示，按IEC60793-2（2001）光纤第2部分：产品规范等标准规定，用大写A表示多模光纤，见表6-2；大写B表示单模光纤，见表6-3；再以数字和小写字母表示不同种类的光纤。,4.光缆型号实例 【例6.1】光缆型号为GYTA53-12A1a 表示该光缆为通信用室外光缆、金属加强构件、油膏填充式、松套层绞、铝-聚乙烯粘结护套、单钢带皱纹纵包、聚乙烯外护套，含有12根50/125m二氧化硅系列渐变型多模光纤。 【例6.2】光缆型号为GYDTA-24B4 表示该光缆为通

12、信用室外光缆、金属加强构件、光纤带结构、油膏填充式、铝-聚乙烯粘结护套，含有24根二氧化硅系列G.655光纤。 【例6.3】光缆型号为GJFDBZY-144B1 表示该光缆为通信用室内光缆、非金属加强构件、光纤带结构、扁平形状、阻燃聚乙烯护套，含有144根常规单模光纤（G.652光纤）。,6.2光纤的接续,6.2.1光纤接续的方式及要求 光纤接续可分为固定接续（死接头）、临时接续、活动接续（活接头）几种方式。不同用途、场合应采用不同的连接方式，对不同种类的光纤连接有不同的要求。 1. 固定接续 固定接续主要用在光缆线路中光纤的永久性连接，它采用的方法是熔接法。熔接法是通过加热的方法使已制备好的

13、光纤端面连接在一起，如图6.13所示。这种方法首先将光纤端面对齐，并且对接在一起，该过程是在一个V型槽固定器里、在带有微型控制器的显微镜之下完成的。然后在两根光纤的连接处，使用电弧或激光脉冲加热，使光纤端头熔化，进而连接在一起。这种技术产生非常小的连接损耗（典型的平均值小于0.08dB）。,2. 临时接续 临时接续主要用在光缆线路中光纤的半永久性连接，在需要时还可以将已连接的光纤拆开。在工程检测中，假纤与被测光纤、带插件的尾纤间的光耦合常用这种方法。临时接续法主要有V型槽机械连接法和弹性毛细管连接法两种。,3.活动接续 活动接续主要用于光端机与光缆线路、用户光缆与光传输设备间以及光仪器仪表间的

14、耦合，通过尾纤和活动连接器即可实现，安装和拆除都很方便。 在工程实践中，光缆线路的接续主要采用熔接法，在机房里则主要采用活动接续，临时接续法很少使用，无论采用哪种接续方式，都有下面几个要求： 连接的损耗要小，满足线路传输性能的要求； 连接后性能的稳定程度高，长期可靠性好； 费用低且便于操作。,6.2.2造成光纤接续损耗的主要因素,光纤接续后，经过光纤接头部位的光信号会产生一定的损耗，这个损耗称为接续（接头）损耗。造成光纤接续损耗的因素分为两大类：本征因素和外界因素。主要原因列于表6-4。,1.本征因素 本征因素主要有：待接两根光纤的模场直径、纤芯不圆度、纤芯与包层的同心度以及折射率的偏差。由本

15、征因素所造成的接头损耗不能通过改善接续工艺或接续方式减小。如单模光纤的模场直径标称值为910m，按照ITU-T G.652的建议，模场直径允许10%的偏差。当被接光纤的模场直径偏差为20%时，引起的接头损耗将达0.2dB。 2.外界因素 外界因素主要有：待接两根光纤的轴心错位、轴向倾斜和光纤端面不完整，对于临时接续法还有光纤纵向分离因素，对于熔接法有纤芯变形因素。接头损耗是由接续方式、接续工艺和接续设备的不完善性所造成的。,1)光纤轴心错位 单模光纤的纤芯细，轴心错位对接头损耗的影响非常大，当轴心错位达到1.5m 时，将产生0.5dB 的接头损耗。因此，用于固定接续的光纤熔接机和活动连接器都有

16、很高的调整精度要求。 2)光纤间隙 接续时，如果两根光纤的端面间隙过大，会使光信号在间隙处产生泄漏而引起直接损耗。 3)光纤折角 接头损耗对光纤折角的大小比较敏感，折角为1时，引起的损耗约为0.46dB，若要求连接损耗小于0.1dB时，折角应不大于0.3。,4)光纤端面不完整 光纤端面不完整指切割光纤时端面的表面不够平整或端面倾斜角度过大。活动接续时，光信号会从两端面间的倾斜缝中向外泄漏，引起更大的连接损耗，因而必须对光纤的端面进行研磨。熔接接续时，会造成接头部位大的变形，当端面倾斜角度为4时，熔接后的接头损耗将会有0.5dB左右，因而可以在正式熔接之前，先对光纤端面预热放电，使端面整形，兼去

17、除气泡、灰尘和杂质等。一般来说，使用专用的光纤切割刀做出的端面的倾斜角度可以很小。 5)纤芯变形 熔接法接续时，可能出现纤芯变形。当自动熔接机的放电强度、推进量和放电时间等参数设置合理时，纤芯变形引起的接头损耗可以做到很小甚至完全消除。,6.3光纤熔接机,6.3.1光纤熔接机的种类 现在生产的光纤熔接机都是自动的，既能熔接单模光纤也能熔接多模光纤，大都采用纤芯直视方式（PAS）监控，因而主要按同时熔接光纤的数量分类，分为两种：单纤熔接机和多纤熔接机。 单纤熔接机是目前使用最广泛的一种熔接机，它一次只完成一根光纤的熔接接续。 多纤熔接机也叫带状熔接机，多纤熔接是将带状光缆的一带光纤（通常每带6、

18、8、12根光纤）端面全部处理好后，一次熔接完成。多纤熔接机主要用于大芯数用户光缆的接续，带状光纤接续在实际工程运用中已经能做到平均接续损耗小于0.1dB。,6.3.2光纤熔接机的组成,1.高压源 高压源主要有两种，一种高压源是将50Hz、220V交流电升压至30004000V高压、电流约20mA；另一种则是20kHz或40kHz高频电源。高频方式高压源具有变压器体积小、效率高，电路采用集成电路等特点，因而在实际工程实践中用得最多。 2.放电电极 由钨棒加工成尖端呈30圆锥型的一对电极，安装于电极架上，电极尖端间隔一般为0.7mm。光纤接续时通过电极的放电，在电极间产生电弧，瞬间温度达到2000

19、C左右，使处于电弧中心位置的光纤熔化。电极使用一段时间后，表面会有氧化附着层，应定期予以清除。,3.调芯装置 调芯装置又称为调整架，常用“杠杆”型微调机构。V型槽的三维微调通过安装在长杆端的螺旋测微计实现。放置于V型槽中的光纤，由机械压板固定。X、Y方向微调由伺服电极顶动，杠杆机构是为了使调整更精细，轴向（Z向）调节由螺旋测微器移动。这种机构的微调范围为10m以上，调节精度为0.1m，Z轴位移精度优于1m。如图6.16所示。,4.控制器 控制器包括监视单元和微处理机两部分。监视单元是本地光功率监测，由微处理机完成自动调整和连接损耗估算，可以通过改变微机程序调整发端放电时间和放电电流。而第三代机

20、则用高分辨率的摄像机对光纤垂直观测后，在荧光屏上显示出光纤图像，并利用光纤包层的透镜效应直接显示出被接纤芯的对准状况。同时，摄像机又将此观测信息提供给中心微处理控制器，由中心控制器控制微调机械进行自动对准，并控制放电及光纤连接损耗的间接估算。,5.显示器 熔接机采用摄像镜子和显示器来观察光纤的熔接过程，放大倍数可达200300倍。过去不少机型以改变焦距来分别观察光纤的X、Y方向，熔接速度较慢。现在的熔接机一般采用纤芯直视法（PAS）监控，液晶显示器可同时显示X、Y方向的光纤影像，以此来观察光纤状态和熔接质量，熔接速度较快。如图6.17所示为FSM-60S熔接机的显示器。,6.4光纤的熔接实例,

21、6.4.1单芯光纤的熔接实例 光纤熔接机的产品种类很多，不同厂家生产的熔接机操作方法不尽相同，如图6.18所示为日本藤仓生产的FSM-60S型单芯光纤熔接机，该机型具有体积小、重量轻（2.3kg）、熔接时间短（仅9秒）、操作简单、对环境因素有超强的适应能力等优点，在光缆工程施工和维护中应用相当广泛。熔接时通过4.1英寸彩色液晶显示器进行观察，可同时显示X/Y轴方向的光纤影像，如图6.17所示。这里以该机型为例，介绍熔接机的使用方法和单芯光纤的熔接过程。,1.电源连接 当使用外部的电源进行直流或者交流供电时，选用交流适配器(ADC-13)。当用电池进行操作的时候，选用可分离的电池(BTR-08)

22、。熔接机上的电源插槽，支持这两种电源供电方式。 2.开机 按 键直到操作面板上的指示灯LED 亮 (绿色)。当所有的马达回到初始位置的时候，机器显示复位画面。调整显示器角度和亮度。 (1)熔接模式的选择 为特定的光纤熔接选择适当的熔接模式。建议使用自动模式来熔接G.652、G.653、G.655等类型的单模光纤，也可以熔接G.651多模光纤。,(2)加热模式的选择 为当前要加热的特定的热缩管选择适当的加热程序。 当前的熔接模式和加热模式显示在待机状态的画面上，如图6.19所示。,3.清洁光纤涂层 用蘸有酒精的棉球或者足够软的棉纸清洁从尾部算起大约100mm的光纤。如果光纤表面的灰尘微粒进入热缩

23、管内部，将会引起光纤的断裂或者损耗增大。 4.套光纤热缩管 给光纤安装热缩管，如图6.20所示。,5.光纤的剥除和清洁 用剥纤钳剥除光纤涂覆层，长度为30-40mm，并用蘸有纯度大于99%的酒精棉球或者足够软的棉纸把剥出的裸纤擦干净，如图6.21所示。,6.切割光纤 切割光纤的目的是为了做出一个平整无损伤的光纤端面。用新型高寿命精密CT-30型光纤切割刀切割已清洁好的裸纤，切割刀上有定位标志，裸纤的尾部大概在16-18mm刻度切割即可，切割后的裸纤长度约为2cm。如图6.22所示。,7.放置光纤 (1)打开熔接机的防风盖和光纤压板。 (2)把准备好的光纤放置在V型槽上，并使光纤的尖端处于电极尖

24、端和V型槽边缘之间。小心不要让光纤端面撞击任何地方以保证光纤端面的质量。如图6.23所示。 (3)用手指捏住光纤，然后关闭压板，压住光纤。确保光纤放置在V型槽的最底部。 (4)按上面的步骤放置另外一根光纤。 (5)关闭防风盖。,8.熔接操作 为了确保良好的熔接，FSM-60S 安装了一个图像处理系统来观察光纤。然而，在某些情况下，图像处理系统可能没有发现熔接错误。所以，要取得好的熔接结果要通过显示器对光纤来进行视觉上的检查。下面描述了标准的熔接步骤。,(1)把两根光纤装入熔接机并关上防风盖后，两光纤做相向的运动。在电极作清洁放电之后，光纤的运动会停止在一个特定的位置。然后，检查光纤的切割角度和

25、光纤端面的质量，如图6.24所示。如果测量出来的光纤的切割角度大于设定的极限值，或者检查出光纤的端面有毛刺，蜂鸣器响同时显示器会显示一个错误信息来警告操作者。此时，熔接过程暂停。当没有错误信息显示的时候，如图6.25所示的光纤端面就是操作者应该检查的。如果发现有类似的情况，把光纤从熔接机中取出，然后重新制备。光纤的表面缺陷可能会导致一次失败的熔接。,(2)光纤检查完毕之后，会按照芯对芯或者是包层对包层的方式来对准。 (3)光纤对准完成之后，电极执行放电功能，熔接光纤。 (4)熔接完成之后，将显示估算的熔接损耗。当熔接损耗或者是切割角度中的任何一个值超过它的设定极限的时候，熔接机都会显示一个错误

26、信息。如果熔接后的光纤被检查出有反常情况，比如：过粗，过细，或者有气泡，熔接机会显示一个错误信息。当没有错误的信息显示，但是通过显示器观察发现熔接的结果很差的时候，都要重新熔接。,9.加固熔接点 打开防风盖和左右侧压板，把接好的光纤从熔接机中取出。把热缩管套到接好的裸纤上，再放置到加热炉的中央进行热缩保护，如图6.26所示。此过程如下： (1)把带有热缩管的光纤移动到加热炉中，放入时，轻轻把光纤拉直，关闭加热炉盖。 (2)关闭加热炉盖后自动开始加热。加热完毕时，蜂鸣器响，并且加热指示灯LED (橙色) 自动关闭。 (3)打开加热炉盖并取走已经由热缩管保护的光纤，当从加热炉中取出光纤时，施加一定

27、的拉力。 (4)观察加热完的热缩管，检查内部应没有气泡和灰尘。,6.4.2多芯带状光纤的熔接实例,随着光纤局域网和用户网的发展，多芯带状光缆的敷设与接续越来越普遍。如图6.27所示为日本藤仓生产的FSM-50R型带状光纤熔接机，该机型适合熔接带状光纤，重量只有2.2kg，熔接时间为20秒。FSM-50R12可熔接12芯带状光纤，FSM-50R8可熔接8芯带状光纤，操作步骤简单，熔接时通过两个CMOS摄像镜子和5.6英寸彩色LCD监视器进行观察。这里以该机型为例，介绍带状光纤的熔接过程。,1.将带状光纤放入夹具 打开夹具的盖子，将带状光纤靠近铰链处放进夹具内，并从夹具尾端露出约3040mm长度，

28、然后关闭夹具盖子。如图6.28所示。,2.带状光纤的剥除和清洁 打开加热剥除钳顶盖, 将光纤夹具放入剥除钳底座上，关上盖板和顶盖。握住加热剥除钳底座和上部大约5秒钟，然后轻轻地滑动夹具底座，光纤涂覆层被剥除。如图6.29所示。,3.切割带状光纤 此过程可参看单芯光纤的切割。 4.将带状光纤放入熔接机 (1)打开防风罩。 (2)将左右光纤夹放置在定位销上，如图6.30所示。 (3)关闭防风罩。,5.熔接操作 此过程与单芯光纤的熔接操作基本相同，只是检测的不是一根光纤，而是对多根光纤的偏移量、间隔、切割角度和端面质量进行检测。图6.31显示的是12芯带状光纤各纤的偏移量。熔接完成后，将显示估计的各

29、纤的熔接损耗。,6.5光缆的接续,6.5.1光缆接续的基本要求 接续前应该对光缆的程式、端别进行检查。 光缆接续时，应按规定的光纤序号进行对接，不能接错。 接续操作一般应在车辆或帐篷内进行，防止灰尘的污染。环境温度低于0时，应采取合适的升温措施，以保证光纤的柔软性和熔接机的工作正常。 光缆余量一般不少于8m，接头护套内光纤的最终余长应不少于60cm。 单个光缆接头的接续应一次性完成，如果由于条件限制确实无法完成，应注意光缆接头处的防潮和安全防护。 光纤接续后应用OTDR从机房处测量光纤接头损耗合格后再封装接头盒。,2.光缆接头盒 1)对光缆接头盒的要求 接头盒的结构应与被接光缆的程式、敷设方式

30、相对应。 具有良好的密封性。一般要求在20年内能够有效地保持防水、防潮气的性能。 具有一定的机械强度。 光缆接头盒应具有一定的抗张强度，一般为光缆抗张强度的70以上；由于接头盒起保护光纤连接部位的作用，因而还要求其具有足够抗侧压的机械强度。 具有长期耐腐蚀性。 目前接头盒的外壳都采用塑料制品，在保证机械强度之外，还应考虑材料耐老化及耐腐蚀等性能满足20年寿命的要求。 接头盒内空间应能满足光纤余留长度的收容和弯曲半径的要求。,2)光缆接头盒的组成 光缆接头盒的组成如图6.32所示。从图中可以看出，它由外壳、支撑件和辅助材料三部分构成。其中外壳是接头盒的最外层，主要承担密封功能。支撑件是接头盒的骨

31、架，包括支架、光缆固定夹和光纤收容板等。辅助材料是服务于对接的一些辅助元件和热可缩管、防水带等材料。,6.5.2光缆接续的方法与步骤,1.准备工作 首先核对光缆接头位置，准备好接续所需要的机具和器材，如：开缆刀、熔接机、充好电的电池、接头盒、帐篷和车辆等等。在环境温度过高(+40)或过低(+5以下)的地方接续时，应采取降温或升温措施。 2.光缆的开剥 光缆端头部分在敷设过程中易受损伤，一般在光缆开剥前应根据情况截去一定长度的光缆。光缆的开剥长度为6080cm，使用切口深度可以控制的专用工具切剥光缆的内外护套，防止伤及里面的光纤。内外护套剥除后，缆内的油膏可用棉纱或专用清洁纸去除，难以擦掉时可使

32、用煤油或专用清洗剂。光纤的松套管暂不处理，这样对光纤有保护作用。,3.加强芯、金属护层的处理 加强芯固定在接头盒的接线柱上，加强芯、金属护层在接头盒内是电气连通还是断开或引出应根据设计要求实施。目前绝大多数光缆线路接头的金属加强芯和金属护层电气不连通，即光缆接头两端的金属加强芯只需固定即可，无需作多余处理。 4.光纤的接续 5.光纤接头损耗的监测 光纤熔接完成后，熔接机上会显示该光纤接头的损耗，不过这个损耗是熔接机根据光纤的同心度、不圆度以及光纤端面的倾斜角度等推算出来的，只能作参考，不能作为光纤接头的实际损耗。工程中一般采用OTDR进行检测，它可以准确测出光纤接头损耗和光缆的长度。,6.光纤

33、余留长度的收容处理 光纤余长收容盘绕时，应注意光纤的曲率半径和叠放整齐。光纤盘好后，一般还要用OTDR复测连接损耗，如发现损耗变大，应检查分析原因并排除故障后方可进行接头盒的密封。目前使用最多的是平板式盘绕法，在盘纤板上以最大的弯曲半径，采用单一圆圈或绕“”字双圈盘绕光纤。当光缆中光纤芯数较多时，采用单元式立体分置方式，即根据光缆中的光纤数量，设计多块盘纤板，采取层叠式放置。图6.33是光纤盘纤板的一个实例，上边还有盖子保护，一般一个盘纤板可收容68芯光纤。,7.光缆接头盒的密封处理 不同光缆接头盒的密封方式不同。实际工作中，应严格按接头盒的使用说明书操作。光缆接头盒封装完成后，应作光电特性复

34、测，确认光缆接续良好。至此，已完成一个光缆接头的接续。 8.光缆接头的安装固定 在光缆线路工程施工规范和工程设计中一般附有埋式、架空、管道光缆接头具体的安装示意图，各种不同敷设方式的光缆接头应严格按相应的示意图安装，接头安装必须做到规范化、整齐、美观和有明显标志。如图6.34所示为常用的架空光缆接头的安装示意图。,6.6光缆成端,6.6.1无人中间站的光缆成端 1.直接成端方式 外线光缆在站内预留后，沿走线架进入机箱内，按要求长度剥去光缆内外护套，加强芯、金属护层与箱内接地体连通，光纤与终端设备的尾纤熔接，光纤接头和余纤盘放在箱内的收纤盘内。成端完成后，机箱内通入干燥气体去潮，盖上箱盖密封。

35、2.尾巴光缆成端方式 机箱内的终端设备先安装调试完毕，箱体外伸一段尾巴光缆。外线光缆在站内预留后，在机箱外与尾巴光缆通过光缆接头盒连接。尾巴光缆的另一端已在机箱内，用活动连接器与终端设备相连。,6.6.2局内光缆的成端,1.终端盒直接成端方式 终端盒直接成端是通过终端盒把光缆接上尾纤，再把尾纤与光线路终端设备相连。如图6.35所示。,终端盒为盒式结构，熔接时打开上盖板，放在桌面上进行熔接，熔接好的光纤放入熔纤盘盘放。光纤熔纤盘用优质塑料制成，采用扣压式盖片，使用起来方便，利于层叠。如图6.36所示。最后再把密封好的终端盒安装在机顶走线架上或固定在机架上。,这种成端方式简单，光纤活动接头少，人为

36、产生障碍的机会少，但由于光口指标测试只能在设备的光口进行，易造成设备光口磨损或损坏，光纤芯数较多时调纤不方便。目前主要应用于通信容量较小局站的光纤通信系统和局域网。,2.ODF架成端方式 ODF架即光纤分配架，ODF架成端方式是把光缆引至传输机房并进入ODF架，然后通过ODF架里的ODP盘（光纤分配盘）把光缆内的每根光纤接上单头带插头的尾纤。尾纤插头按光缆的纤芯编号对应地插接至ODF架的适配器(俗称法兰盘)内，再用带有双头连接器的尾纤(光纤跳线)把适配器与光端机相连，如图6.37所示。一般情况下，个ODF架可进多条光缆，而一条光缆可能占据多个ODP盘，这由光缆的芯数和ODP盘的容量决定。 这种

37、成端方式的优点是调纤方便、容纳的光纤芯数多，大型端局多采用这种方式，缺点是增加了12个活动接头。,6.7光缆的测试,6.7.1测试标准及层次 1.测试标准 标准是依据科学技术和实践经验，以特定程序和特定形式颁布的统一规定。光缆测试标准通常是由相关国际组织、国内科研院所、设计部门、生产厂家和营运商的通力合作制定出来的。测试标准的宗旨是规范光缆的性能参数，确保通信网全网运行安全可靠。 2.测试标准层次 长期以来，我国通信部门在判定光纤光缆质量优劣中执行的标准层次，如图6.38所示。,国际标准通常是由国际组织成员国提出草案，并经过反复协商后形成正式文本发布，供全世界范围参照执行的标准。例如有关光纤光

38、缆性能和光纤测试方法所涉及到的国际标准主要有：国际电工委员会的IEC 60794(1999)和国际电信联盟的ITU-T G.650G.655(2000) 等。IEC 60794(1999)标准为光纤光缆产品规范以及光缆性能基本试验方法总规范，ITU-T G.650G.655(2000)标准则主要对各种实用光纤光缆的性能特点作出了规范，主要体现在光纤的损耗和色散特性上。,国家标准是由国内科研院所、设计、生产使用部门起草，各部委提出，经国家质量技术监督局批准发布，供国内参照执行的标准。例如，GB/T 1597.11597.5-1998 光纤总规范，GB/T 7424.1-1998光缆总规范等。这些

39、标准主要对光纤的尺寸参数、机械性能、传输特性、环境性能等方面的试验方法作出了规范。 行业标准是由某行业国内科研院所、设计、生产使用部门起草，由该行业的主管标准部门提出，经该行业部委批准发布，供某行业内部参照执行的标准。例如，YD/T 979-1998光纤带技术要求和试验方法。 进网要求作为光纤光缆技术规范、工程设计规范和维护规范的技术依据，是光纤光缆在寿命终止前和处于所允许的最恶劣环境条件下仍要满足的基本要求。,企业标准是企业内部自行制定的标准。企业标准除了需要引用进网要求的一些重要技术规定外，还应作出更详细的技术规范，用于直接指导光纤光缆的研制、生产和使用。企业标准中对其产品的性能要求应比进

40、网要求、行业标准和国家标准的指标更严格。 工程设计规范要依据进网要求规范工程设计需要的主要技术指标、检验程序等事宜。例如，规定全程光缆的损耗、接头的损耗等。 维护规范要按照具体维护要求作出具体规定，并可能有特殊的规范要求。例如，规定多长时间做一次维护测试，测试合格的指标等。,6.7.2常用测试仪表,光缆线路工程中最常用的测试仪表是光功率计和光时域反射仪（OTDR）。 1.光功率计 光功率计是用来测量光纤输入输出光功率、光缆线路损耗、系统富余度及接收机灵敏度等的仪表，是光纤通信系统中最基本，也是最主要的测量仪表。光功率计的使用要和光源配合使用，且光源和光功率计要选择同样的波长测试。如光缆发生故障

41、时，因设备还在发光，一般不要用OTDR测试，因为设备与OTDR发出同样的光，有可能把设备或者OTDR烧坏。 光功率计一般都由显示器(指示器)和检测器(探头)两大部分组成，图6.39示出了一种典型的数字显示式光功率计的原理方框图。,光电检测器在接收到光信号后，产生微弱的光生电流，该电流与入射到光敏面上的光功率成正比，通过I/V(电流/电压)变换器变成电压信号后，再经过放大和数据处理，便可在数字显示器上显示出对应的光功率值。 如图6.40所示为天津德力公司生产的DS3023光功率计，该功率计适用于通信有线电视网络等工程的光缆施工调测及维护。仪器采用3000m大光敏面Ge探测器。具有体积小，重量轻，

42、连接接头方便更换，探测器端面易于清洁，便于携带和低功耗的特点。大字符液晶显示，使测量工作更加简单快捷。,2.光时域反射仪(OTDR) 光时域反射仪(OTDR)，可用来测量光纤的接头损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置及光功率沿路由长度的分布情况等，它具有功能多、体积小、操作简便、可重复测量且无需其他仪表配合等特点，并具有自动存储测试结果，自带打印机等优点，是光纤光缆生产、施工及维护工作中不可缺少的重要仪表。,图6.41示出了OTDR的原理框图。图中的主时钟产生标准时钟信号；脉冲发生器根据这个时钟产生符合要求的窄脉冲，并用它来调制光源(E/O变换器)产生窄光脉冲，窄光脉冲经定向耦合器耦

43、合到被测光纤；在光纤中传播的光脉冲会因瑞利散射产生后向散射光，因菲涅尔反射产生反射光，散射光和反射光再经定向耦合器耦合到光检测器，由检测器(O/E变换器)转换成电信号；最后，对该微弱的电信号进行低噪声放大及信号处理后送入显示器显示输出波形。 显示器上所显示的波形即为“OTDR后向散射曲线”，由该曲线图便可确定出被测光纤的长度、衰减、接头损耗以及判断光纤的故障点，分析出光纤损耗沿长度的分布情况等。OTDR自动存储、打印的后向散射曲线可作为光缆线路工程的重要技术档案。,如图6.42所示为日本横河生产的AQ7275系列OTDR，该系列OTDR具有如下特点：盲区小于0.8m，可测量非常近的接头；测量波

44、长1310/1550nm；10秒启动时间，全自动模式，操作简单；8.4英寸防反射LCD彩色显示屏；强大的仿真软件，可通过PC机对曲线进行分析、编辑以及生成打印报告。AQ7275系列OTDR适用于通信工程与维修、CATV工程与维护、光缆生产厂家等。,6.7.3损耗测量,CCITT提出了三种光纤损耗测量的方法，即：截断法、插入损耗法和后向散射法。无论采用哪种测量方法，都应该对传输的光进行处理直到各模式携带和传送的光功率达到稳定，即达到稳态模分布之后测量才有意义。 要达到稳态模分布需要配置的设备有：扰模器、滤模器和包层模剥除器。 扰模器：根据模耦合的原理，采用强烈的几何扰动的方法，就能使多模光纤中各

45、模式迅速达到稳态分布，这种器件称为扰模器。常用的扰模器有多种，图6.43 (a)示出了其中一种。它采用弯曲法，即利用圆柱使光纤产生周期性弯曲，图中圆柱的直径和彼此的间距要通过实验确定。,滤模器：当光耦合进光纤时会激起瞬态模或其他不需要的传导模，为了测量准确，要抑制掉这些模式，用来滤除这些模的器件称为滤模器。通常这些需滤去的模损耗都较大。如对光纤稍加弯曲，这些模很块就会衰减掉。图6.43 (b)为滤模器示意图，它是在光纤注入端，将光纤绕在一根圆柱上，圆柱的直径及所绕的圈数要由实验确定。 包层模剥除器：当光耦合进光纤时，不仅会激起传导模，还会激起非传导的辐射模辐射到包层中。当光纤涂敷层的折射率比包

46、层的折射率低时，辐射模会在包层与涂敷层界面上发生全反射，从而在包层中传输，形成包层模。包层模会对测量产生严重影响，因而需要除去。用来消除包层模的器件称为包层模剥除器。图6.43 (c)为包层模剥除器示意图，它是在光纤注入端，将一段光纤的涂敷层去掉后，浸在折射率稍大于包层折射率的匹配液中。需要注意的是，当光纤涂敷层的折射率高于包层的折射率时，就不会产生包层模，也就不需要包层模剥除器了。,损耗又称衰减，对于同一根光纤，不同波长的光信号会有不同程度的衰减。如果测量中使用的是波长为的信号，光纤输入端和输出端的功率分别是P1和P2，那么对应的衰减定义为 光纤损耗通常用衰减系数来表示，单位长度光纤引起的光

47、功率衰减称为衰减系数。对于一段长度为L km的均匀光纤，可定义衰减系数为,1.截断法 截断法是CCITT建议的衰减测量基准测试法，它是严格按照衰减定义建立起来的，如图6.44所示。具体的实现方法是：在稳态注入条件下，首先用光功率计测出整段被测光纤的输出功率P2；然后保持注入条件不变，在离注入端2m处剪断光纤，测量此处的输出功率P1，把P1当作被测光纤的输入功率。按照式6-1和式6-2就可以求出衰减和衰减系数。,截断法要求在整个测试过程中，光源必须保证输出功率和工作波长的稳定。为了降低测量过程引入的额外损耗，断面必须经过严格处理。截断法是误差最小的一种衰减测量办法，精度可以达到0.1dB。但是这

48、种方法存在一个严重的缺点破坏性，不太适合于工程现场的损耗测试。因此，CCITT建议了另外两种更加简易和没有破坏性的替代测试方法。,2.插入损耗法 CCITT建议了插入损耗法作为损耗测量的替代测试方法之一。在现场测量时，待测光纤是已敷设的成缆光纤，它们多敷设在管道中，且连接有其他器件，很难或不允许剪断。这时候通常使用插入损耗法来进行测量。插入损耗法能以dB为单位给出光缆的总损耗，它的精确度和重复性与截断法相比较低，但已经可以满足光纤损耗的测量需要。 插入损耗法的测量原理如图6.45所示。先用与待测光纤性能相同的一短光纤接入测试系统，用光功率计测出输出光功率P1，作为待测光纤的输入光功率，然后取下

49、短光纤，接入待测光纤，调整耦合接头直到达到最佳耦合，测出此时的输出光功率P2，由式6-1和式6-2可以得到待测光纤的总衰减值和衰减系数。,从插入损耗法测试的过程来看，活动连接器和短光纤的损耗会对测量的准确性造成影响。此外，光纤接入前后不能获得完全相同的稳态功率分布。所以这种测量方法没有截断法的准确度高。它的优点在于测量不具有破坏性、操作简单方便、适合于工程和维护现场使用。,3.后向散射法 1)后向散射法的理论依据 CCITT还建议了光纤测量的另外一种替代测试法后向散射法，这种测量方法利用了光纤中光脉冲的瑞利散射。它在光纤的输入端射入一个很强的光窄脉冲，然后在输入端检测沿光纤后向散射回来的光功率

50、，从而就可以确定待测光纤的长度及其沿线的损耗分布情况。依据这一原理进行的光纤损耗测量是由光时域反射仪（OTDR）完成的，下面从理论上对OTDR的测量原理作出分析。 设光波由光纤的输入端传到z点，在z点散射后，部分光波向后散射回输入端。由于光纤轴向的非均匀性，光纤各点对光波的损耗不同，因而哀减系数应是z的函数。,设正向传输时的衰减系数为，反向传输时的衰减系数为。如果令输入光纤的光功率为P0，传到z点时，由于损耗光功率变为P(z)，则有 在z点发生散射后，一部分光返回成为后向散射光，这部分光功率与P(z)的比值成为后向散射系数，用S表示。后向散射光传输到光纤输入端，由于反向衰减，此时的光功率变为，

51、它表示的是在z点的散射光返回到输入端的光功率。它的表示式为,被测光纤中任意两点z1、z2间的平均衰减系数为 OTDR实际接收的被测值是后向散射光的功率和时间间隔。z1和z2点间的距离L可由两个点的光脉冲入射和散射回来的时间间隔导出，即 式中，c为光速，n为光纤纤芯的折射率，t为光从z1点正向传输到z2点再从z2点后向散射回z1点的时间间隔。,式6-9代入式6-8，最后得到z1、z2两点间的平均衰减系数表达式为 由6-10式可知，只要能测出从z1、z2点返回到光纤输入端的后向散射光功率以及光信号从z1点到z2点再从z2点后向散射回z1点的时间间隔，即光走过两倍的z1点到z2点所需要的时间t，就可

52、算出z1、z2两点间的平均衰减系数(z1z2)。 OTDR正是通过测出沿光纤返回到初始端的光功率和测出时间间隔来计算出光纤沿途的损耗，计算是通过测得的数据OTDR自动完成的，不需人为干预，最终形成后向散射曲线图显示在OTDR的显示器上。,2)对后向散射曲线的正确解读 OTDR显示器上看到的后向散射曲线大致类似图6.46，横轴表示OTDR与光纤中测量点之间的距离，纵轴表示回传信号的功率，单位是dBm。在图上可以直接看出信号的衰减量，所以它可以看成是衰减距离曲线。,事件：是指除光纤材料本身正常散射以外的任何导致损耗或反射的事物，包括各类连接及弯曲、裂纹或断裂等损伤，事件可以分为反射事件或非反射事件

53、。 反射事件：当一些光脉冲能量被反射，例如在活动连接器上，反射事件发生。反射事件在曲线中表现为尖峰信号。 非反射事件：非反射事件在光纤有一些损耗但没有光反射的部分发生。非反射事件在曲线上表现为一个下降的“台阶”。 图6.46显示了一个典型的OTDR后向散射曲线。在曲线上可以看到在光纤的始端和末端处的强反射；光纤链路结束后的噪声，光纤正常的衰减。光纤的始端总是显示活动连接器处的强菲涅尔反射，在光纤末端处曲线下降到噪声电平以前，如果末端端面平整，也会看到强反射。而如果末端端面不平整，则无此反射。,熔接接头是非反射事件，只能检测到损耗。在有不良接头的情况下，可能会看到一些反射。少数接头显示为增益，功

54、率电平似乎增加了，这是由于接头前后的光纤后向散射系数不同造成的。如果在一个方向上测量时看到增益，即负损耗接头，则从光纤的另一端进行测量，将看到光纤中此接头的损耗。增益和损耗的平均值才接近此接头的实际损耗，这也就是光缆线路为什么要用OTDR进行双向测试的原因。 光纤的弯曲会导致损耗，但它们是非反射事件。 光纤中的裂纹会导致反射和损耗，反射和损耗的大小在光缆施工中可能会发生变化。,综上所述，后向散射法与截断法和插入法相比，有很多突出的优点。首先，这种测量是非破坏性的，适于工程现场的测试；另外，这种方法采用的是单端测试，操作方便，便于现场测量长距离的光缆；更重要的是，这种方法可以直接得出光纤损耗沿长

55、度的分布。当然，这种测试方法也有缺点，就是不能控制后向散射光的模式分布，会造成两个方向上测量得到的衰减系数和接头损耗不同，因此要取两个方向上测量值的平均作为最后结果；另外，这种测试方法的测量精度比其它两种方法低。,6.7.4色散测量,光纤色散使传输的光脉冲随传输距离的增加而展宽。光纤的色散主要分为三种：由于光脉冲的不同频率分量而造成的色度色散、由于不同模式而造成的模式色散和由于光纤的双折射造成的偏振模色散。光纤色散的存在会限制光纤的传输容量和最大中继距离，色散测量是光纤测量中的重要部分。 色散特性可以从时域或频域两方面描述，光脉冲在时间上的展宽实际上是从时域特性来描述的，而光纤的频域特性则是指

56、光纤中每个频率成分的失真。色散的表示方法有以下四种： 用单位长度上的最大时延差，即用走得最快和走得最慢的模式经过单位长度光纤所需要的时间差表示。, 用输出与输入脉冲宽度均方根之比表示。 用光纤的冲激响应的3dB带宽表示，这也是光纤的传输带宽。它和群时延差之间的关系是 。 用色散系数表示，这种表示方法采用得最多。 色散系数D的定义是，在波长下，若经过单位长度光纤后产生的时延差为()，则 ，单位是ps/(km.nm)，表示光源谱宽为1nm时，经过1km光纤的脉冲展宽值是多少ps。 对于不同类型的色散，要用到不同的测量方法和不同的表示方法，测量仪器也要具备不同的功能。在多模光纤中，模式色散远远大于色度色散，所以主要考虑模式色散