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光纖在應(yīng)用中的損耗

作者: 來源: 日期:2020-1-8 17:06:49 人氣:1 加入收藏 評(píng)論:0 標(biāo)簽:

光端機(jī)使用光纖傳輸損耗的產(chǎn)生原因是多方面的,在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)中,最值得關(guān)注的是光纖使用中引起傳輸損耗的原因以及如何減少這些損耗。光纖使用中引起的傳輸損耗主要有接續(xù)損耗(光纖的固有損耗、熔接損耗和活動(dòng)接頭損耗)和非接續(xù)損耗(彎曲損耗和其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境所造成的損耗)兩類。 光纖的傳輸損耗特性是決定光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的最重要因素之一。


1、接續(xù)損耗及其解決方案


1.1接續(xù)損耗

光纖的接續(xù)損耗主要包括:本征因素造成的固有損耗,熔接損耗、活動(dòng)接頭損耗。

(1) 光纖固有損耗 主要源于光纖模場直徑不一致;光纖芯徑失配;纖芯截面不圓;纖芯與包層同心度不佳四點(diǎn);其中影響最大的是模場直徑不一致。

(2)熔接損耗 非本征因素的熔接損耗主要由軸向錯(cuò)位;軸心(折角)傾斜;端面分離(間隙);光纖端面不完整;折射率差;光纖端面不清潔以及接續(xù)人員操作水平、操作步驟、熔接機(jī)電極清潔程度、熔接參數(shù)設(shè)置、工作環(huán)境清潔程度等其他因素造成。

(3)活動(dòng)接頭損耗 非本征因素的活動(dòng)接頭損耗主要由活動(dòng)連接器質(zhì)量差、接觸不良、不清潔以及與熔接損耗相同的一些因素(如軸向錯(cuò)位、端面間隙、折角、折射率差等)造成。

1.2解決接續(xù)損耗的方案

(1)工程設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)工作中應(yīng)選用特性一致的優(yōu)質(zhì)光纖 一條線路上盡量采用同一批次的優(yōu)質(zhì)名牌裸纖,以求光纖的特性盡量匹配,使模場直徑對(duì)光纖熔接損耗的影響降到最低程度。

(2)光纜施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和要求進(jìn)行

配盤時(shí)盡量做到整盤配置(單盤≥500米),以盡量減少接頭數(shù)量。敷設(shè)時(shí)嚴(yán)格按纜盤編號(hào)和端別順序布放,使損耗值達(dá)到最小。

(3)挑選經(jīng)驗(yàn)豐富訓(xùn)練有素的接續(xù)人員進(jìn)行接續(xù)和測(cè)試

光纖接續(xù)人員的接續(xù)工藝直接影響接續(xù)損耗的大小,接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照光纖熔接工藝流程進(jìn)行接續(xù),嚴(yán)格控制接頭損耗,熔接過程中時(shí)刻使用光域反射儀(OTDR)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(接續(xù)損耗≤0.08dB/個(gè)),不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用光時(shí)域反射儀(OTDR)時(shí),應(yīng)從兩個(gè)方向測(cè)量接頭的損耗,并求出這兩個(gè)結(jié)果的平均值,消除單向OTDR測(cè)量的人為因素誤差。

(4)保證接續(xù)環(huán)境符合要求

嚴(yán)禁在多塵及潮濕的環(huán)境中露天操作,光纜接續(xù)部位及工具、材料應(yīng)保持清潔,不得讓光纖接頭受潮,準(zhǔn)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(shí)間過長尤其是在多塵潮濕的環(huán)境中。接續(xù)環(huán)境溫度過低時(shí),應(yīng)采取必要的升溫措施。

(5)制備完善的光纖端面

光纖端面的制備是光纖接續(xù)最為關(guān)鍵的工序。光纖端面的完善與否是決定光纖接續(xù)損耗的重要原因之一。優(yōu)質(zhì)的端面應(yīng)平整,無毛刺、無缺損,且與軸線垂直,光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于0.3度,呈現(xiàn)一個(gè)光滑平整的鏡面,且保持清潔,避免灰塵污染。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的切割刀,并正確使用切割刀切割光纖。裸纖的清潔、切割和熔接應(yīng)緊密銜接,不可間隔過長。移動(dòng)光纖時(shí)要輕拿輕放,防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。

(6)正確使用熔接機(jī)

要降低光纖接續(xù)損耗,應(yīng)該保證熔接機(jī)的正確使用,這個(gè)一個(gè)重要保證和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

①應(yīng)嚴(yán)格按照熔接機(jī)的操作說明和操作流程,正確操作熔接機(jī)。

②合理放置光纖,將光纖放置到熔接機(jī)的V型槽中時(shí),動(dòng)作要輕巧。這是因?yàn)閷?duì)纖芯直徑為10 nm的單模光纖而言,若要熔接損耗小于0.1dB,則光纖軸線的徑向偏移要小于0.8nm。

③根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)(預(yù)放電電流、時(shí)間及主放電電流、主放電時(shí)間等)。

④在使用中和使用后應(yīng)及時(shí)去除熔接機(jī)中的灰塵(特別是夾具、各鏡面和v型槽內(nèi)的粉塵和光纖碎末)。

⑤熔接機(jī)電極的使用壽命一般約2000次,使用時(shí)間較長后電極會(huì)被氧化,導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增加。此時(shí)可拆下電極,用蘸酒精的醫(yī)用脫脂棉輕輕擦拭后再裝到熔接機(jī)上,并放電清洗一次。若多次清洗后放電電流仍偏大,則須重新更換電極。

(7)盡量選用優(yōu)質(zhì)合格的活動(dòng)連接器,保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定活動(dòng)接頭的插入損耗應(yīng)控制在0.3 dB/個(gè)以下(甚至更低),附加損耗不大于0.2 dB/個(gè)

(8)活動(dòng)接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密,防止漏光現(xiàn)象

(9)保證活動(dòng)連接器清潔

施工、維護(hù)中應(yīng)注意清洗插頭和適配器(法蘭盤)并保證機(jī)房和設(shè)備環(huán)境的清潔,嚴(yán)防插頭和適配器(法蘭盤)有污物和灰塵,盡量減少散射損耗。


2、非接續(xù)損耗及其解決方案


2.1非接續(xù)損耗

光纖使用中引起的非接續(xù)損耗主要有彎曲損耗和其它施工因素及應(yīng)用環(huán)境造成的損耗。

(1)彎曲造成的輻射損耗 當(dāng)光纖受到很大的彎折,彎曲半徑與其纖芯直徑具有可比性時(shí),它的傳輸特性會(huì)發(fā)生變化。大量的傳導(dǎo)模被轉(zhuǎn)化成輻射模,不再繼續(xù)傳輸,而是進(jìn)入包層被涂覆層或包層吸收,從而引起光纖的附加損耗。光纖的彎曲損耗有宏彎曲損耗和微彎曲損耗兩種類型。

①宏彎損耗 光纖的曲率半徑比光纖直徑大的多的彎曲(宏彎)引起的附加損耗,主要原因有:路由轉(zhuǎn)彎和敷設(shè)中的彎曲;光纖光纜的各種預(yù)留造成的彎曲(預(yù)留圈、各種拿彎、自然彎曲);接頭盒中光纖的盤留、機(jī)房及設(shè)備內(nèi)尾纖的盤繞等。

②微彎損耗 光纖軸產(chǎn)生μm級(jí)的彎曲(微彎)引起的附加損耗,主要原因有:光纖成纜時(shí),支承表面微小的不規(guī)則引起各部分應(yīng)力不均勻而形成的隨機(jī)性微彎;纖芯與包層的分界面不光滑形成的微彎;光纜敷設(shè)時(shí),各處張力不均勻而形成的微彎;光纖受到的側(cè)壓力不均勻而形成的微彎;光纖遇到溫度變化,因熱脹冷縮形成的微彎。

(2)其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境造成的損耗

①不規(guī)范的光纜上架引起的損耗。層絞式松套結(jié)構(gòu)光纜容易產(chǎn)生此類損耗,原因在于,其一是光纜上架處多根松套管相互扭絞;其二是使用扎帶將松套管綁扎到接頭盒的容纖盤卡口時(shí),使松套管出現(xiàn)急彎;其三是光纜上架時(shí)金屬加強(qiáng)構(gòu)件與光纖松套管出現(xiàn)上下錯(cuò)位。這些因素會(huì)引起損耗增大。

②熱縮不良的熱熔保護(hù)引起的損耗。原因主要有,其一是熱熔保護(hù)管自身的質(zhì)量問題,熱熔后出現(xiàn)扭曲,產(chǎn)生氣泡;其二是熔接機(jī)的加熱器加熱時(shí),加熱參數(shù)設(shè)置不當(dāng),造成熱熔保護(hù)管變形或產(chǎn)生氣泡;其三是熱縮管不干凈、有灰塵或沙礫,熱熔時(shí)對(duì)接續(xù)點(diǎn)有損傷,引起損耗增大。

③直埋光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于,其一是光纜埋深不夠,受到載重物體碾壓后受損;其二是光纜路由選擇不當(dāng),因環(huán)境和地形變化使光纜受到超出其容許負(fù)荷范圍的外力;其三是光纜溝底不平,光纜出現(xiàn)拱起、掛起現(xiàn)象,回填后有殘余應(yīng)力;其四是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

④架空光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因主要有,其一是在光纜敷設(shè)施工中,光纜打小圈、彎折、扭曲及打背扣,牽引時(shí)猛拉、出現(xiàn)浪涌,瞬間最大牽引力過大;其二是光纜掛鉤使用不當(dāng),卡掛方向不一致出現(xiàn)蛇行彎,間隔過于稀疏,光纜因垂度過大而受力;其三是盤留于桿上的光纜未固定牢固,光纜受到長期外力和短期沖擊力而遭到損傷;其四是光纜布防太緊,沒考慮光纜的自然伸長率;其五是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

⑤管道光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于,其一是光纜采用網(wǎng)套法布防時(shí),牽引速度控制不好,光纜出現(xiàn)打背扣、浪涌;其二是穿放光纜時(shí),沒有布防塑料子管,光纜被擦傷;其三是其它原因造成光纜外護(hù)層受損傷而進(jìn)水,造成氫損。

⑥機(jī)房、設(shè)備內(nèi)尾纖和光纖跳線綁扎、盤繞不規(guī)范,出現(xiàn)交叉纏繞等現(xiàn)象造成損耗。

⑦光纜接頭盒質(zhì)量不良,接頭盒封裝、安裝不規(guī)范,因外界作用造成接頭盒受到損傷等,造成進(jìn)水而出現(xiàn)氫損。

⑧光纜在架設(shè)過程中的拉伸變形,接續(xù)盒中夾固光纜壓力太大,容纖盤中熱熔管卡壓過緊,容纖盤中光纖盤繞不規(guī)范等引起的損耗。

2.2解決非接續(xù)損耗的方案

(1)工程查勘設(shè)計(jì)、施工中,應(yīng)選擇最佳路由和線路敷設(shè)方式。

(2)組建、選擇一支高素質(zhì)的施工隊(duì)伍,保證施工質(zhì)量,這一點(diǎn)至關(guān)重要,任何施工中的疏忽都有可能造成光纖損耗增大。

(3)設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)中,積極采取切實(shí)有效的光纜線路 “四防”措施(防雷、防電、防蝕、防機(jī)械損傷),加強(qiáng)防護(hù)工作。

(4)使用支架托起纜盤布放光纜,不要把纜盤放倒后采用類似從線軸上放的辦法布放光纜,不要讓光纜受到扭力。光纜布放時(shí),應(yīng)統(tǒng)一指揮,加強(qiáng)聯(lián)絡(luò),要采用科學(xué)合理的牽引方法。布防速度不應(yīng)過快;連續(xù)布防長度不宜過長,必要時(shí)應(yīng)采用倒“8”字,從中間向兩頭布放。在拐彎處等有可能損傷光纜的地方一定要小心并采取必要的保護(hù)手段。遇到在鬧市區(qū)布放光纜等需要臨時(shí)盤放光纜的情況時(shí),使用8字形盤留,不讓光纜受到扭力。

(5)光纜布放時(shí),必須注意允許的額定拉力和彎曲半徑的限制,在光纜敷設(shè)施工中,嚴(yán)禁光纜打小圈及彎折、扭曲,防止打背扣和浪涌現(xiàn)象。牽引力不超過光纜允許的80%,瞬間最大牽引力不超過100%,牽引力應(yīng)加在光纜的加強(qiáng)件上,特別注意不能猛拉和發(fā)生扭結(jié)現(xiàn)象。光纜轉(zhuǎn)彎時(shí)彎曲半徑應(yīng)不小于光纜外徑的15~20倍。

(6)不要使用劣質(zhì)的,尤其是已經(jīng)彎曲變形的熱縮套管,這樣的套管在熱縮時(shí)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力,施加在光纖上使損耗增加。攜帶、存放套管時(shí),注意清潔,不要讓異物進(jìn)入套管。

(7)在接續(xù)操作時(shí),要根據(jù)收容盤的尺寸決定開剝長度,盡量開剝長一些,使光纖較從容的盤繞在收盤內(nèi)(盤留長度為60~100cm)。應(yīng)該重視熔接后光纖的收容(光纖的盤纖和固定),盤纖時(shí),盤圈的半徑越大,弧度越大,整個(gè)線路的損耗越小,所以一定要保持一定的半徑(R≥40mm),避免產(chǎn)生不必要的損耗,大芯數(shù)光纜接續(xù)的關(guān)鍵在收容。接續(xù)操作時(shí),開纜刀切入光纜的深度要把握好,不要把松套管壓扁使光纖受力。采用合格接頭材料并按照規(guī)范和操作要求,正確封裝、安裝接頭盒。

(8)機(jī)房內(nèi)盡量整潔,尾纖應(yīng)該有圈繞帶保護(hù),或單獨(dú)給尾纖使用一個(gè)線,不使尾纖之間或與其他連線之間交叉纏繞,也盡量不要把尾纖(即使是臨時(shí)使用)放在腳可以踩到的地方。光纜終端時(shí)注意避免跳線在走線中出現(xiàn)直角,特別是不應(yīng)用塑料帶將跳線扎成為直角,否則光纖因長期受應(yīng)力影響引起損耗增大。跳線在拐彎時(shí)應(yīng)走曲線,彎曲半徑應(yīng)不小于40mm。布放中要保證跳線不受力、不受壓,以避免跳線長期的應(yīng)力疲勞。光纖成端操作(ODF)時(shí),不要將尾纖捆扎太緊。

(9)加強(qiáng)光纜線路的日常維護(hù)和技術(shù)維修工作。

光纖入戶(FTTH)是信息時(shí)代發(fā)展的必然,光網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是數(shù)字地球的明天。伴隨著各級(jí)各類光纖通信網(wǎng)絡(luò)的大量建設(shè)和運(yùn)行,正視和解決光纖使用中引起的傳輸損耗問題必將在光纖通信工程設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)中極大地改善和優(yōu)化光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。

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