2011全国通信线路施工与运行维护专项技术培训讲义 第五部分 光缆接续与监测

1第五部分光缆接续与监测㈠光缆接续安装的一般要求㈡光纤接续的方式和要求㈢光纤连接损耗的产生因素㈣光纤熔接法㈤光纤活动连接法㈥光缆接续的方式、方法和步骤㈦光纤连接的现场监测2光缆接续安装的一般要求⒈光缆接续及安装工序内容光缆在局、站以外的线路光缆间连接操作叫作光缆接续。光缆接续，一般是指机房光纤分配架（ODF架）或线路终端盒（T-BOX）以外的光缆接续。每一个光缆接头包括以下内容：⑴光缆接续准备，接头盒组件安装；⑵加强件固定或引出；⑶铝箔层、铠装层连接或引出；⑷远供或业务通信用铜导线的接续；⑸光纤的连接及连接损耗的监控、测量、评价和余留光纤的收容；⑹接头盒内对地绝缘监测线的安装；⑺光缆接头处的密封防水处理；⑻接头盒的封装（包括封装前各项性能的检查）；⑼接头处余留光缆的妥善盘留；⑽接头盒安装及保护；⑾各种监测线的引上安装；⑿架空、管道、埋式光缆接头盒的安装；⒀接头标石的埋设安装。3⒉接续材料的质量要求⑴光缆接头盒必须是经过鉴定的合格产品，埋式光缆的接头盒应具有坚固机械性能和良好的防水、防潮性能。⑵光缆接头盒的规格、程式及性能应符合设计规定。⑶对于重点工程，应对接头盒进行试连接并熟悉其工艺过程，必要时可改进操作工艺，确认接头盒是否存在质量问题。⑷光纤接头的增强保护方式，应采用成熟的方法。采用光纤热可缩保护增强时，其热可缩管的材料应符合工艺要求。光纤热可缩管应有备用品。⑸光缆接头盒、监测引线的绝缘应符合设计规定，一般要求接近“＋∞”。⑹铜导线连接材料不宜采用绝缘纸套管。⑺加强件、金属层等连接应符合设计规定方式，连接应牢固，符合操作工艺的要求。4光纤接续的方式及要求光纤连接技术，通常指光纤熔接，是光纤应用领域中最广泛、最基本的一项专门技术。无论是从事研究、生产，还是工程施工、日常维护，对于多数工程技术人员和技术工人来说，无疑是一门不可缺少的基本功。⒈光纤连接的主要方式在光缆线路上，要把若干段光缆中各条光纤永久地连接成满足设计长度要求的传输线路；在光纤传输系统中，（需要通过活动连接）把光设备的发送、接收器件与光纤线路连接起来又要能随时拆卸调度（更换）、水线主备用水底光缆与主干光缆间的光纤连接，调换；在光纤传输性能测量工作中，需要将光纤临时连接等等。这些都要采用不同的光纤连接方式，且工艺要求上满足需要。下表列出了不同用途、场合采用不同方式、方法的连接。5连接方式应用场合主要方法固定连接（死接头）活动连接（活接头）临时连接光缆线路中光纤间的永久性连接传输系统的机、线（纤）间、水线倒换箱、光仪表耦合测量尾纤、假纤与被测光纤间耦合、连接电弧熔接法、机械连接法（粘接、匹配）光连接器V型槽对准、弹性毛细管连接、临时性固定连接表光纤连接方式及应用场合6⒉光纤连接的要求光纤连接的要求，将根据不同使用的寿命及不同的方法提出。一般要求如下：⑴对固定连接的要求光纤固定连接主要用于光缆传输线路中光纤的永久性连接。这种连接习惯上称为光纤熔接。它是光缆线路工程中的一项关键性技术，光纤接续质量的优劣不仅直接影响光缆传输损耗的容限，影响传输距离的长度，而且影响系统使用的稳定性、可靠性。同时由于固定连接点多量大、路长面广，接续工作与工期、效益有非常重要的意义。因此，对光纤的固定连接提出下列要求：①连接损耗要小，能满足设计要求，且应具有良好的一致性；②连接损耗的稳定性要好，一般接头要求在-20～60℃范围内温度变化时不应有附加损耗产生；③具有足够的机械强度和使用寿命；④操作尽量简便，易于操作；⑤接头盒体积应小，易于放置、保护；⑥费用低，材料易于加工或选购。目前，光纤固定连接，多数采用电弧熔接法。虽然它对熔接设备的精度要求很高，但熔接法接头基本上满足了上述要求。良好的熔接平均损耗普遍可以做到0.08dB以下，其长期稳定性也比较好，即使条件恶化，7温度变化较大时附加损耗一般小于0.1dB。在连接方法中，人们常提到的有机械连接法和粘接法。据现在的技术状况，这两种方法实际是一种方法。因为机械法还是要用匹配液或具有近折射率的透明胶剂粘合，如美国AT&T公司的旋转机械连接法就是这样的方法。这一方法在国内外都有使用实例。机械连接法施工较方便，可省去熔接机，但由于机械连接构件精度要高，其成本也较高。⑵对活动连接的要求对要求可拆卸的光纤连接方法，目前都是用机械式连接器来实现的，这种光纤连接器有多种结构，但总的是分多模和单模两种。对连接器的主要要求为：①插入损耗即连接损耗要小，目前多模光纤要求小于1dB，单模光纤要求小于0.5dB（部分为1dB）；②应有较好的重复性和互换性，即无论连接器配套件间，多次插拔和互换配件，仍有较好的一致性；8③具有较好的稳定性，连接件紧固后插入损耗稳定，不受气温变化影响；④体积要小、重量轻；⑤材料要有良好温度特性和抗腐蚀等性能；⑥经济性。9③具有较好的稳定性，连接件紧固后插入损耗稳定，不受气温变化影响；④体积要小、重量轻；⑤材料要有良好温度特性和抗腐蚀等性能；⑥经济性。⑶对临时性连接的要求临时性光纤连接可以采用V型调整架或熔接机上微调架，将被连接的两根光纤对准并滴上少许匹配液；用簧性毛细管连接件连接可以、获得较好的耦合；用熔接方法作临时固定接头等方法，都可以实现象进行光纤测量时那样将仪表尾纤或假光纤与被测光纤间的良好耦合。对于上述要求，一般不作具体规定，主要由使用的性质、要求而定。当采用熔接法临时连接时，虽然要求不一定那么严格，但连接损耗也不能过大，一般连接损耗也应控制在0.5dB以下，（最好0.3dB以下），否则影响测试值或降低了仪表动态范围。从经济考虑，临时接头的保护以满足需要出发，不一定要进行正规的增强保护措施。10光纤连接损耗的产生因素光纤连接后，光传输经过接续部位时将生产一定的损耗量，习惯称之为光纤连接传输损耗，即接头损耗。不论是多模光纤，还是单模光纤，被连接的两根光纤一方面其本身的几何、光学参数不完全相同，而且连接后由于连接方法的工艺等外部原因造成光纤纤芯的轴芯错位、端面倾斜、端面间隔、端面不清洁等都将导致接头损耗的产生。理论上的光纤连接，若光纤参数一致时，其连接损耗可以为零或很小。但实际中光纤存在不同程度的失配，工艺条件、操作技能难以达到使光纤无偏差的对准。因此，光纤连接损耗目前还无法克服。70年代商用化的连接损耗指标为0.5dB，表明任何一种连接方法达到这一水平，就可以在工程使用了。随着光纤制造工艺的提高和连接方法、技术的改进，光纤的连接损耗已大大降低，目前不论多模光纤，还是单模光纤，其平均损耗为0.1dB是不难做到的；对一致性好的光纤已可以做到小于0.1dB。连接器的活动接头损耗也已做到小于1dB，优质连接器已做到小于0.5dB。11光纤熔接法光纤熔接法是光纤连接方法中使用最广泛的方法。它是采用电弧焊接的方法，即利用电弧放电产生高温，使连接的光纤熔化而焊接成为一体。成功的熔接接头在显微镜下观察，找不到任何痕迹，熔接是实现光纤真正连接的唯一有效的方法。⒈光纤熔接装置⑴光纤熔接方式目前，国际上基本都是采取预放电熔接方式。1977年日本NTT公司首先改进成的预放电方式，通过预熔（0.1～0.3s）将光纤端面的毛刺、残留物等清除，使端面趋于清洁、平整，使熔接质量、成功率有了明显提高。⑵光纤熔接机的种类采用空气预放电熔接的装置、设备，称之为光纤熔接机。由于光纤的不同和技术进步，促使多功能、性能不断完善和多功能机种出现。目前研制生产光纤熔接机的国家、厂家不少，就熔接机的种类来说，可以归纳为下列几类：12①按一次熔接光纤数量可分为单纤（芯）熔接机和多纤（芯）熔接机两种。单纤（芯）熔接机是目前使用最广泛的一种常用机型，多纤（芯）熔接机主要用于带状光缆的连接。②按光纤类别可分为多模熔接机、单模熔接机和多模/单模熔接机三种。一般多模熔接机不能用于单模熔接，单模熔接机可用于多模熔接，但不经济。多模/单模熔接机可通过转换控制机构实现多模和单模光纤的熔接。⑶光纤熔接机的组成光纤熔接机（装置）主要由高压电源、光纤调节装置、放电电极、控制器及显微镜（或显示屏幕）等组成。⒉光纤熔接工艺光纤（单芯）熔接工艺流程光纤熔接过程及其工艺流程见图所示。工艺流程是确保连接质量的操作规程，对于现场正式熔接，应严格掌握各道工艺的操作要领。下面就光纤连接工艺程序中每一个环节逐一说明。13轴向校准光纤端面处理去除套塑层去除预涂层切割清洗人工放置人工自动调节预熔熔接目视测量加热质量复检熔接质量评价增强保护（热缩管法）清洁切割14⑴光纤端面处理光纤端面处理，习惯上又称端面制备。这是光纤连接技术中一项关键工序，尤其对于熔接法连接光纤来说极为重要。光纤端面处理包括去除套塑层、清洁、去除预涂覆层、清洁和切割制备端面。①去除套塑层a.松套光纤去除套塑层，是将调整好（进刀深度）的松套切割钳（如下图所示），在离端头规定长度（视光缆护套规定）处，作横向旋切割（一周），然后用手轻轻一折，松套管便断裂，再轻轻从光纤上退下。一次去除长度，一般不超过30cm，当需要去除较长长度时，可分段去除。去除时应操作得当，避免损伤光纤。当利用单面或双面刀片代替松套管切割钳时，对于模量较高的硬性光纤，方法基本同上，即沿光纤横向切割一周，然后轻轻折退下；对模量较低，套塑偏软的松套管，可用刀片似削铅笔那样轻轻去掉套塑。施工中，15由于光缆开剥并固定于光缆护套上，光纤长度已限定，因此去掉松套管务需小心，如损伤光纤，则前功尽弃，又得重新开剥光缆。b.紧套光纤去除套塑层，是用光纤套塑剥离钳按要求去除4cm尼龙层。操作方法见下图所示。握光纤的手，注意用力，勿弯曲其裸纤，对于缓冲层包得很紧的光纤，可分段剥除。并注意剥去后根部应平整，注意把尼龙残留物去除。在没有如下图所示的尼龙层剥离钳，需用刀片代替时，应轻轻剥除，一般以剥至缓冲层为宜，以避免裸纤受机械损伤，在正式施工中，最好不用刀片剥除。4cm16②去除一次涂层一次涂层又称预涂覆层，去除时，应干净、不留残余物，否则放置于微调整架V型槽后，影响光纤的准直性。这一步聚，主要是针对松套管光纤而言。a.松套光纤在剥除了松套管后的涂层，一般有两种不同材料的结构，多数为紫外光固化环氧层，另一种为硅树脂涂层。它们去除的方法相同。目前主要采用两种方法：化学溶剂去除法：将光纤置于某种化学溶剂或专用去除溶剂中，浸泡几秒至几十秒钟，取出用纸轻擦，便可去除干净。光纤涂层剥离钳去除法：用这种专用剥离钳去除，方便迅速。b.紧套光纤，则有两种不同结构的紧套光纤，第一种是以硅树脂为预涂层，这种光纤的预涂层、缓冲层和尼龙层套塑粘得紧，一般去除塑层时，基本上是一次去除，仅有部份残留，用丙酮或酒精棉球可擦干净。另一种为紫外光固化型光纤，这种紧套光纤实际上是松紧套型，按上图的方法去除套塑层后，再用化学溶剂法去除一次涂层。17③清洁裸光纤一是讲究清洁用料择优原则，即选择使用优质医用脱酯棉或纱布，工业用优质无水乙醇。二是应用“两次”清洁法，即剥纤前对所有光纤用干棉捋擦，并用酒精棉对纤尾3.5-4.0cm处重点清洁；剥纤后，将棉花撕成层面平整的长条形小块，洒少许酒精(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1-2次，直到发出“吱吱”声为止，力争一次成功。每次要使用棉花的不同部位和层面，一块棉花使用2-3次后要及时更换，这样既可提高棉花的利用率，又防止了裸纤的两次污染。三是注意与切、熔操作的衔接，清洁后勿久置空气中，谨防二次污染。④切割、制备端面在连接技术中，制备端面是一项共同的关键工序，尤其是熔接法，对于单模光纤来说，实在太重要了，它是低损耗连接的首要条件。为了完成一个合格的接头，要求端面为平整镜面。端面垂直于光纤轴，对于多模光纤要求误差小于10；对于单模光纤要求误差小于0.50；同时要整齐，无缺损、毛刺。3.5-4.0cm18a.光纤切割方法：利用石英玻璃特性，通过“刻痕”方法来获得成功的端面。在光纤表面用金刚石刻一伤痕，然后按一定的半径施加张力，由于玻璃的脆性，在张力下获得平滑的端面。b.光纤切割装置：用金刚刀进行端面制备，由于具有方便、经济等优点，至今在实验室以及其它测量场合仍常见到。在工程接续