光纜維修中光纖接續損耗的分析和解決措施

摘要：本文介紹在光纜維修過程中，進行光纖接續時，產生光纖接續損耗的幾種常見原因，光纖接續損耗的分析和具體施工過程中降低光纖接續損耗的措施。

關鍵詞：光纖；接續；損耗；分析；措施

中圖分類號：TN818文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)05-10ppp-0c

1 引言

以光纜為傳輸的數字通信網絡中，話音、圖象及數據信號質量的好壞，一是取決于通信設備運行是否正常；二是取決于通信線路傳輸信號的好壞，所以信號傳輸過程中損耗的大小是非常重要的。

光纖損耗大致可分為光纖具有的固有損耗以及光纖制成后由使用條件造成的附加損耗。附加損耗是在光纖的鋪設過程中人為造成的。在實際應用中，光纖連接會產生損耗，光纖微小彎曲、擠壓、拉伸受力也會引起損耗。這些都是光纖使用條件引起的損耗。附加損耗是可以盡量避免的。

這里我們主要討論附加損耗中的接續損耗。

2 光纖接續損耗的分析

在光纜傳輸線路中，由于外界的影響，如施工時光纜被挖斷等，常出現一段光纜有幾處接頭，這就增加了光纖傳輸線路的接續損耗。所以，光纖的“接續損耗”是直接影響信號傳輸的一個重要因素。如果損耗超出規定范圍，就會使傳輸信號減小，使通話質量下降，所以光纖接續損耗是光纖通信系統性能指標中的一項重要參數，損耗值的大小直接影響到光傳輸系統的整體傳輸質量，在光纜維修中，解決接續損耗這一關鍵問題是非常重要的。

在光纜施工、維修過程中，造成接續損耗的主要原因：

2.1 模場直徑不匹配的接續損耗

在光纖接續損耗中，兩根光纖的直徑不匹配產生的接續損耗較大。其失配損耗為：損耗 = -20 lg (2W₁W₂)/(W₁₂+W₂₂)dB[1]

目前工程中使用的光纖模場直徑有兩種，即w =(8±1 )μm和w =9 ∽ 10μm，通過計算可以得出這兩種不同模場直徑不匹配接續的最大值。

第一種，模場直徑w=(8±1)μm

損耗 = -20 lg(2×7×9)/(7₂+ 9₂) dB = 0.272 dB

第二種，模場直徑w =9 ∽10 μm，

損耗 = -20 lg(2×9×10)/(9₂+10₂)dB = 0.047 dB

由以上兩種不同模場直徑接續計算結果可以看出，當兩光纖模場直徑相差1μm時，接續損耗最大值為0.047dB；相差2μm時，接續損耗最大值為0.27dB，是標準值(0.08dB)的3倍。由此可以得出結論；兩根光纖模場直徑不同，誤差越大，它們的接續損耗就越大。

2.2 光纜軸心錯位的接續損耗

在接續過程中光纜的軸心錯位原因很多。如纖心未對準，表面張力作用結果引起的，接續人員操作不熟練，接續儀器不清潔等都可以造成軸心錯位引起接續損耗。

其損耗為：損耗≤4.3d₂/w₂(dB)（d-軸心偏移量；w-為光纖直徑）[1]

下圖（圖1）是光纖直徑為11μm的單模光纖的軸心錯位量與接續損耗的關系。由圖可知，僅有2μm的軸心錯位，就可以產生0.5dB左右的接續損耗。

圖1 光纖軸心偏移與接續損耗關系曲線

2.3 光纖端面傾斜引起的接續損耗：

在相同芯徑接續時，除光纖軸心錯位影響以外，光纖的端面傾斜角度的影響也是很大的。造成光纖端面傾斜度的原因一般是，在切割纖芯過程中因刀具或操作人員技術問題使纖芯出現傾斜一定的角度。由傾斜角引起的損耗為：損耗 = 1.3×10^-2(n₂wφ/γ)²dB [1]

（n₂為折射率 ，φ為軸心彎曲角度，γ為波長)

圖2 端面傾斜角與接續損耗關系曲線

上圖（圖2）是單模光纖的端面傾斜角和熔接后的接續損耗關系。從圖中可以看出，熔接后的接續損耗隨角度變大而增加。所以減小傾斜角就可以減小接續損耗。

2.4 光纖端面污染引起的接續損耗：

光纖端面的污染多數都是人為的，完全可以避免的。如：在光纖切割到熔接之前，場地不整潔，端面碰到其他物質，刀片儀器不清潔，空氣中有灰塵，光纖預涂覆層未除干凈等，都可以引起端面污染。從而造成接續損耗。光纖端面污染可以造成以下影響：

（1）端面的污染物在熔接時，受熱氣化，使接頭中產生氣泡，導致接頭損耗增加。

（2）在熔接時，端面污染物未燃燒，被夾在熔接的接頭中，造成光線傳輸時光散射。

根據實踐證明：光纖中的灰塵顆粒擋住傳輸光纖的4%，將增加0.17dB的損耗。為此。熔接前要充分做好準備工作要保持作業場地整潔，所用的工具都應當擦洗清潔，用高純度酒精棉球擦干凈光纖預涂覆層，這樣才能有效的防止光纖端面污染，減小接續損耗。

2.5 不同芯徑光纖接續損耗

在單模光纖芯纖不同時，它們的接續損耗關系也不同。接續芯徑相差10%的光纖光從小芯徑到大芯徑傳輸損耗為0.01dB；按續芯徑相差20%的光纖，接續損耗為0.03dB左右。如光從大芯徑到小芯徑傳輸，其損耗也會很大[1]。因此在維修中最好選用同型號，同芯徑的光纜，減小接續損耗。

3 光纖接續損耗的解決措施

為了降低光纖施工、維修過程中的接續損耗，根據上述分析的原因，有針對性地應該采取如下措施：

（1）在光纜敷設施工中，嚴禁光纜打小圈及折、扭曲，牽引力應加在光纜的加強件上，避免光纖芯受損傷導致的接續損耗增大。配盤時盡量做到整盤配置，以盡量減少接頭數量。敷設時嚴格按纜盤編號和端別順序布放，使損耗值達到最小 。

（2）在施工過程中一條線路上盡量采用同一批次的優質裸纖，對于同一批次的光纖，其模場直徑基本相同，光纖在某點斷開后，兩端間的模場直徑可視為一致，在維修光纜過程中，應選用同一廠家生產的同型號的光纜或原光纜剩余的備用光纜進行接續，使接續損耗減小到最小值，以符合接續要求。

（3）在切割光纖時，可以有效地利用玻璃的特性來切斷光纖。如切割玻璃時，使其表面產生傷痕，然后施加張力，就可以獲得平滑的切口。即：先用全剛砌片在光纖上劃出痕跡，然后將光纖彎曲，給光纖施加張力，就可以切斷光纖，獲得較理想的光纖端面。如有光纖切割器，來切割光纖為最好。切割的光纖應為平整的鏡面，無毛刺，無缺損。

（4）在光纖接續時，一定要按規范進行，兩光纖軸心要對準，使軸心錯位控制到最小。為此，可采用軸心微調型裝置來調節光纖軸心的方法，使兩根光纖處于最佳偶合狀態，然后開始放電熔接。

（5）接續光纜應在整潔的環境中進行，嚴禁在多塵及潮濕的環境中露天操作，光纜接續部位及工具、材料應保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準備切割的光纖必須清潔、不得有污物，切割后光纖不得在空氣中暴露時間過長。

（6）熔接機要正確使用，要根據光纖類型正確合理地設置熔接參數、預放電電流、時間及主放電電流、主放電時間等，放置與使用環境差別較大的地方，應根據當時的氣壓、溫度、濕度等環境情況，重新設置熔接機的放電電壓及放電位置。

（7）接續人員的水平直接影響接續損耗的大小，挑選經驗豐富訓練有素的接續人員進行接續和測試，接續人員應嚴格按照光纖熔接工藝流程進行接續。

參考文獻：

[1]張克宇，滕方奇.通信光纜線路的維護與施工.北京:中國鐵道出版社，2001:66-68.

收稿日期：2008-01-12

作者簡介：錢端（1968-），男，福建福州人，中鐵四局第一工程有限公司助理工程師，注冊安全工程師。