光纤的固定连接

目 录

摘 要 ................................................... 2

引言 ..................................................... 3

第一章 光纤的简介及应用 .................................. 4

第一节 光纤的简介及结构 ........................ 4

第二节 光纤的应用 ............................... 5

第二章 光纤的各种连接方式简介 ............................ 6

第一节 光纤的连接方式简介 ....................... 6

第三章 光纤熔接的工具简介 ................................ 7

第一节 剥线钳和切割刀 .............................. 7

第二节 光纤熔接机 ............................... 8

第四章 光纤的熔接方法 .................................... 9

第一节 光纤熔接步骤 ................................. 9

第二节 光纤熔接应注意的问题 ........................ 16

参考文献 ................................................ 17

摘要

现在，随着科技和社会的发展，光纤的应用日益广泛。光纤的连接技术也逐渐成熟。目前光纤的连接技术有很多种，按大的分类有固定连接和活动连接两大类。由于光纤的固定连接损耗低等特点，在光纤线路施工中常用到的连接技术大多数都是固定连接。光纤的固定连接一般都采取熔接的方式。光纤的熔接时要用到一些特定的工具：剥线钳、切割刀、熔接机等。本文主要介绍熔接的方法和熔接工具的用法。

关键字：光纤 熔接机 固定连接 损耗

引言

人类社会现在已发展到了信息社会，声音、图象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手段已经不能满足现在的要求，而光纤传输具有传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰、光缆直径小、重量轻、原材料来源丰富等优点，因而正成为新的传输媒介。光纤通讯以其信息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业，并正在向更广更深的层次发展。光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革。

光纤的应用日益广泛，光纤及其相关技术的发展成为了研究的热点，光纤的优越性能使得光纤类布线产品已经变为网络布线设计的不可缺少的一部分，被广泛的应用在布线网络中。在实际的网络布线工作中会遇到光纤的连接。因为光纤结构的和性质的特别，光纤的连接并不是那么简单，而且连接的好坏还会影响到光纤的性能和系统的性能。因此光纤的连接技术显得尤为重要。这些年光纤的连接技术发展迅速，技术也日益成熟。特别是光纤的固定连接，作为光缆线路施工中最常用的一种接续方法，学习与之有关的工艺和技术规范也也显得尤为重要。

第一章 光纤的简介及应用

第一节 光纤的简介及结构

（一）光纤的简介

光纤是光导纤维（Optical Fiber）的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。如图1.1所示。

图1.1光纤实物

光纤是一种新的导光材料，现在实用的光纤是一根比头发丝稍粗的玻璃丝。光纤外径一般为125～140um ，芯径一般为3～100um 。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，因此光纤被用作长距离的信息传递介质。

（二）光纤的结构和类型

1、光纤的结构

光纤的基本结构一般是双层或多层的圆柱体，如图1.2

所示。

图1.2光纤的基本结构

中心部分是纤芯，纤芯以外的部分成为包层。纤芯的作用是传导光，包层的作用是将光波封闭在光纤中传播。为了达到传到光波的目的，需要使纤芯材料的

折射率n1大于包层的折射率n2。为了实现纤芯与包层的折射率差，需要使纤芯与包层的材料有所不同。目前实际纤芯的主要成分是石英。如果在石英中掺入一定的掺杂剂，就可作为包层材料。经过这样的掺杂后，上述目标就可达到了。目前广泛应用的掺杂剂是二氧化锗（GeO2）、五氧化二磷（P2O5）、三氧化二硼（B2O3）氟（F ）前两种用于提高石英材料的折射率，后两种用于降低石英材料的折射率。

实用的光纤并不是裸露的玻璃丝。而是要在它的外面附加几层塑料涂层以保护光纤，增加光纤的强度。经过涂覆以后的光纤称为光纤芯线。

2、光纤的分类

（1）从材料角度分：石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤和氟化物光纤等。

（2）按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

（3）按折射率分布情况分：阶跃型和渐变型光纤。

（三）光纤与光缆的区别

通常我们很容易将光纤与光缆两个名词混淆. 多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆, 包覆后的缆线即被称为光缆. 光纤外层的保护结构可防止周围环境对光纤的伤害, 如水, 火, 电击等. 光缆分为:光纤, 缓冲层及披覆. 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。

第二节 光纤的应用

光纤的性能日愈优越，价格不段降低。光纤的应用范围日益扩大，正逐步形成光纤产业。目前光纤应用有以下几个方面：光纤通讯，光纤传感，光纤照明传光。光纤通讯以其信息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业，并正在向更广更深的层次发展。光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革。特别是光纤通信技术，在短短几十年的时间里获得了迅速的发展。目前一个覆盖全球的光纤通信网已经建立起来了。

第二章 光纤的各种连接方式简介

由于光纤的优越性能，光纤光缆在通信网中已成为主流传输介质。光纤类布线产品已经变为网络布线设计的不可缺少的一部分，被广泛的应用在布线网络中，这是都是因为光纤具有铜缆产品无法比拟的优点，目前光纤系统不仅已经普遍应用在主干布线系统中，而且也进入了水平和桌面应用。因此在我们实际的网络工作当中会遇到光纤的连接。光纤的连接技术也逐渐成熟。

第一节 光纤的连接方式简介

（一）光纤的连接方式

目前光纤光纤的连接技术一般可以分为：光纤的活动连接和光纤的固定连接。

（二）光纤的活动连接

光纤的活动连接式靠连接器来实现的，连接器俗称活接头。国际电信联盟ITU 建议将其定义为“用以稳定地，但并不是永久的连接两根或者多根光纤的无源组建”。本文主要讲光纤的固定连接，活动连接就不多介绍了。

（三）光纤的固定连接

光纤间不可拆除的对接便是光纤的固定连接，通常称为接头。主要用于光缆线路中光纤间的永久性连接，多采用熔接，也有采用粘接和机械连接。特点是接头损耗小，机械强度较高。常用的固定接续的方法有熔接法和V 型槽机械连接法两种。

熔接法是在光纤端面处理好后，进行轴心对准。熔化光纤端面进行连接。这种方法产生的连接损耗非常小。典型的平均值为0.06dB 。

V 型槽机械连接法是将指标好的光纤端面紧靠在一起。用V 型槽固定接头，然后将两根光纤实用粘合剂粘在一起或是采用压盖将光纤固定。这种方法的损耗一般在0.1dB 左右。

我们往往希望光纤的固定接续能够操作简便、插入损耗小、性能稳定。因而，采用高精度的主动熔接机来熔接光纤，是目前最为常用且实用的一种固定接续方法。

第三章 光纤熔接工具简介

目前最常用的光纤固定连接方法是熔接法，在操作的过程中会用到一些相关工具，在这里做简单的介绍。

第一节 剥线钳和切割刀

（一）护套剥除器（剥线钳）

如图3.1所示护套剥除器实物，它用于去除光纤外表的涂覆层。

图3.1 剥除器实物

（二）切割刀

切割刀实物如图3.2所示。用于光纤熔接时的断面的制备。切割刀有手动和电动两种。手动操作简单，性能可靠，随操作者水平的提高，切割效率和质量可大幅度提高，且要求裸纤较短，但该切割刀对环境温差要求较高。电动切割质量较高，适宜在野外寒冷条件下作业，但操作较复杂，工作速度恒定，要求裸纤较长。

图3.2切割刀实物

第二节 光纤熔接机简介

（一）熔接机简介

光纤熔接机主要用于光通信中，光缆的施工和维护。单纤熔接机是目前使用最广泛的一种常用机型，它一次可完成一根光纤的连接。它可对光纤进行自动对准、熔接和连接损耗的测试，具有热接头图像处理系统，能对熔接过程进行自动监测。

熔接机实物如图3.3所示。

图3.3 熔接机实物

（二）熔接机原理

光纤熔接机主要有高压电源、放电电极、管线调准装置、控制器和显示器几部分组成。高压电源用于产生3000~4000V高压；放电电极安装于电极架上，两间端间隔一般为0.7mm ，在接通高压后电极间产生电弧，使光纤熔化；管线调准装置是对光纤进行对准的微调机构，它的微调范围在±10um 以上；控制器包括监视单元和微处理机两部分。其检测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放电时间和放电电流；显示装置采显微镜观察被接光纤端部，用电视或液晶显示器观察光纤状态和熔接质量。

关于熔接机的操作，每个公司生产的各部相同，具体操作可参照产品说明书。光纤熔接法就是采用高压产生电弧，利用电弧产生高温2000℃，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤模场的耦合，使光纤熔化而连接在一起。

第四章 光纤的熔接方法

光缆线路施工中最常用的一种接续方法就是光纤的固定连接，大多都采用熔接法。这种连接方法有连接损耗低，安全可靠，受外界因素影响小等特点。光纤的熔接操作一般分为光纤端面的处理，光纤的接续安装，光纤的熔接，光纤接头的保护，余纤的收容的几个步骤。光纤的熔接是一项细致的工作，要求操作者周密考虑，操作规范。

第一节 光纤的熔接步骤

光纤熔接前，首先要准备好剥纤钳、切刀、熔接机、热缩套管、酒精棉等必要操作设备、工具和必需材料，查看熔接机电源是否充裕够用，各种材料是否齐全等，然后把要熔接的光纤外护套、钢丝等视盘纤长度去除，查找出需要熔接的相对应的光纤，在做好前期充分准备工作的前提下，按照光纤端面的处理、光纤的夹装、熔接光纤、盘纤整理、质量检查等步骤逐一进行。

（一）光纤端面的处理

1、去除光纤的一、二次涂覆层

紧套光纤用护套剥除器去除光纤上的一、二次涂覆层。松套光纤应先用器具去除松套管，然后再用护套剥除器去除光纤上的一次涂覆层。去除涂覆层之前应将光纤套上热缩套管。护套剥除器有很多型号，应根据涂覆光纤的直径，选用相应型号的剥除器。

对于光纤涂覆层的剥除要掌握“平、稳、快”三字剥纤法。“平”即：持纤要平，左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以8cm 为它，余纤在无名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。“稳”即：剥纤钳要握得稳。“快”即：剥纤要快，剥纤钳应与光纤垂直，上方向内倾斜一定角度，然后用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向外平推出去，整个过程要自然流畅，一气呵成。操作如图4.1所示。

图4.1 去除光纤涂覆层的操作

2、清洗裸光纤

剥除光纤涂覆层之后，我们要对裸纤的进行清洁，裸纤的清洁应按这样的操作进行。观察光纤剥除部分的涂覆层是否全部剥除，若有残留应重剥。如有极少量不易剥除的涂覆层，可用棉球沾适量酒精，边浸渍，边逐步擦除。 将棉花撕成层面平整的扇形小块，沾少许酒精（以两指相捏无溢出为宜），折成V ”形，夹住已剥覆的光纤，顺光纤轴向擦拭，力争一次成功，一块棉花使用2～3次后要及时更换，每次要使用棉花的不同部位和层面，这样既可提高棉花利用率，又可以防止了探纤的两次污染。操作如图4.2所示。

图4.2 裸光纤的清洁

3、切割光纤端面

在做完光纤的清洁之后，接下来是对光纤端面的切割，合格的光纤端面是熔接的必要条件，端面影响到熔接质量，我们要对光纤做好切割。

具体的过程是：选择切割刀，采用手动切割刀比较方便，使用专用的刀具可以很快速的切割光纤，工程师应经过专门训练掌握动作要领和操作规范。首先要清洁切刀和调整切刀位置，切刀的摆放要平稳，切割时，先用垫片固定好光纤，然后快速搬下切刀，整个过程讲究快速，逐根进行，动作要自然、平稳，勿重、勿急，避免断纤、斜角、毛刺、裂痕等不良端面的产生。另外，要合理分配和使用自己的右手手指，使之与切刀的具体部件相对应、协调，提高切割速度和质量。 还有就是我们要对光纤要分对操作，做好一对再进行下一对，防止光纤头触地，造成端面污染，对于做好端面的光纤放入光纤熔接机中压好，等待熔接使用。操作如图4.3所示

图4.3 切割刀制备光纤端面

（二）光纤的装夹

操作如图4.4、4.5所示

1、打开熔接机防尘罩，抬起光纤压板。

2、将光纤装入V 型固定槽中，位置以在屏幕上可以看到光纤端面为宜，放下光纤压板。在放置光纤时，要尽量保持手的平稳度，若放置光纤的长度需要调整{长度不够}要将光纤拿出来重新放置，切勿用力向中间推移。

3、左右光纤装好后，盖好防尘罩。

图4.4光纤的装夹操作

图4.5光纤的装夹操作

（三）熔接

现以AV6491型光纤熔接机为例，介绍光纤熔接的操作方法

1、手动熔接

手动熔接就是每一部都是操作者自己操作仪器上的按钮来进行光纤的成功熔接

（1）小心打开防尘罩，把处理好的光纤（切段长为15～17mm ）装入光纤压板，使光纤在显示屏上可见但不重叠，然后轻轻放下防护罩。

（2）判断一下端面是否可用，若端面有毛刺、太脏或端面角太大则不能接

续，需重新制备端面。若光纤图像模糊不清或明显偏离显示中心位置，则重装光纤并清洁裸光纤和V 形槽。

（3）使用【LR】、【←】和【→】三个键，将左右光纤调到屏幕中心，并预留1～2mm 间隙。特殊情况下，该间隙大小可以改变。间隙大小应跟所选的电流大小、时间长短和推进量相匹配，这在实际操作时根据光线类型和环境需要来调整。

（4）使用【LR】、【↑】和【↓】三个键，完成手动对芯。

（5）使用【熔接】键，熔接机将完成光纤的接续并自动估计接续损耗。

2、半自动熔接方式

（1）操作如同手动方式中的（1）、（2）。

（2）按【间隙】键，熔接机自动完成光纤的清洁及间隙调整。

（3）按【对芯键】熔接机自动完成光纤两光纤对芯。

（4）按【熔接】键，熔接机将完成光纤的熔接，并估计接续损耗。

3、全自动熔接方式

（1）操作如同手动方式中的（1）、（2）。

（2）按【自动】键，熔接机将自动完成光纤的清洁、间隙调整、对芯、熔接、估计损耗等操作。

以上三种操作方式，建议在光纤工程施工时，用全自动操作方式，只有在特种光纤接续或现场不能自动操作接续时才选用其他方法。

（四）光纤熔接时熔接机的异常信息和不良接续结果及解决方法

1、在光纤的熔接过程中会由于种种原因导致出现异常信息。详情及解决方法见表4.1所示

表4.1 光纤熔接时熔接机出现的异常信息

2、光纤的熔接不是每次都会成功，一些原因可能会熔接失败。具体原因及解决方法见表4.2所示。

表4.2 光纤的不良接续结果

（五）移出光纤并用加热器加固光纤

打开防风罩，将接机同时存贮熔接数据。其中包括：熔接模式、数据、估算损耗等。将光纤从熔接机上取出，再将热缩管放在裸纤中心，放到加热器中加热，完毕后从加热器中取出光纤。操作时，由于温度很高，不要触摸热缩管和加热器的陶瓷部分。

（六）盘纤整理

光纤盘纤既是一门技术，也是一门艺术。如图4.6所示。科学的盘纤方法，不仅可以避免因挤压造成的断纤现象，使光纤布局合理、附加损耗小，能够经得住时间和恶劣环境的考验，而且有利于以后的检查维修。方法如下：

图4.6盘纤实物

1、按先中间后两边顺序盘纤，即先将热缩后的套管逐个放置于固定槽中，然后再处理两侧余纤，这样有利于保护光纤接点，避免盘纤可能造成的损害。在光纤预留盘空间小、光纤不易盘绕和固定时，常用此种方法。

2、从一端开始盘纤，固定热缩管，然后再处理另一侧余纤。优点：可根据一侧余纤长度灵活选择光缆护套管安放固定位置，方便、快捷，可避免出现急弯、小圈现象。

3 、根据实际情况采用多种图形盘纤。按余纤的长度和预留空间大小，顺势自然盘绕，千万不能生拉硬拽，应灵活地采用圆、椭圆、 “ ～ ” 形等多种图形盘纤（注意 R≥4cm ），尽可能最大限度利用预留空间和有效降低因盘纤带来的附加损耗。

4、其它特殊情况的处理，如个别光纤过长或过短时，可将其放在最后，单独盘绕；带有特殊光器件时，可将其另一盘处理，若与普通光纤共盘时，应将其轻置于普通光纤之上，两者之间加缓冲衬垫，以防止挤压造成断纤，且特殊光器件尾纤不可太长。

（七）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，以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。

第二节 光纤接续注意事项和要求

1、光纤接续必须在帐篷内或工程车内进行，严禁露天作业。

2、严禁用刀片去除一次涂覆，严禁用火焰法制作光纤断面。

3、一定要在制作端面前套上热缩管。

4、制作光纤端面时要保持手的清洁，制作好的端面不要用手随意去摸

5、光纤接续前，必须对接续机具的V 形导槽等用酒精清洗，光纤切割后应用操声波清洗器取出光纤端面灰尘以保证接续质量。

6、清洗光缆内的石油膏应用专用清洗剂，禁止使用汽油。

总之，光纤接续是一项技巧性强、质量要求高的工作，操作者必须要有严谨细致的工作作风，勤于总结和思考的工作精神，并在实践中不断提高操作技能，积累技术经验，才能全面提高光缆接续质量，保质保量的完成光缆接续任务，做好信息传输平台的维护服务工作，实现信息的高质量、不间断传输。

参考文献

1. 杜庆波 曾庆珠 李洁 王文轩主编 光纤通信技术与设备 西安，电子科技大学出版社

2. 王臻 魏访主编 光纤光学基础 武汉，大学出版社

3. 中国电线电缆网 浅谈光纤连接技术

4. 石顺祥 孙艳玲 马琳 刘继芳 编著 光纤技术及应用 武汉，华中科技大学出版社

5. 李伟清 产生光纤连接损耗的几个因素《电力系统通信》年02期 1999