简谈光缆接续质量与损耗测试

简谈光缆接续质量与损耗测试
光纤通信以其容量大、抗干扰能力强、衰减小、适合远距离传输大量信息等优势，得到电力通信部门的青睐，成为电力通信的发展方向。

伴随着汕头市电力光纤通信系统的建设，截至2013年底，汕头供电局维护管辖的光缆总长是1870.58km，其中骨干节点间最远距离达到100km，主要是OPGW、ADSS，长距离、广地域的光缆线路，对汕头供电局通信部门对光缆施工、维护提出了苛刻的要求。

光缆接续是光缆线路施工、维护工作中的重点工序，接续质量的好坏直接影响传输网络的质量。

目前汕头电力光纤传输系统的光缆，是采用具有自动设置和检测系统（LID系统）的日本藤仓FSM-60S型熔接机进行熔接的。

该仪器是用于单纤熔接的低损耗精密熔接设备，熔接时采用短暂电弧烧熔两根对接光纤的端面使之连成一体，这种连接方法接头体积小、机械强度高、光纤接续后性能稳定，因而应用广泛。

根据目前《广东电网公司电力通信光缆技术规范》规定，光纤接续后每个接头损耗双向平均不得大于0.05dB；单向损耗最大值不得大于0.08dB。

要达到如此细微的损耗值需要做很细致的工作，特别是在光纤端面制备、熔接、盘纤等环节，要求接续者细心观察，周密考虑，规范操作。

下文将对光缆接续的工艺流程、注意事项，还有对OTDR测试接头损耗的波形进行较为详细地分析。

1 光缆接续操作流程
光缆接续是一项工艺紧密、技术性很强的工作，必须严格按程序操作，才能确保光缆接头的质量。

图1所示是光缆接续操作流程图。

光缆接续前要准备的仪器工器具包括熔接机、光纤剥线钳、光纤切割刀、酒精（99%工业酒精最好）、擦镜纸、热缩套管等。

先进行光缆外皮开剥，去除光纤涂覆层。

1.1 光缆尾端处理
该过程包括光缆开剥及加强芯和外护层等接续处理。

开剥前应依情况先锯掉光缆的部分前段，目的是去除光缆施工过程中拖拉变形和进水等物理损伤部分。

然后依据接续盒所需的光纤长度用开缆刀逐层开剥，整个过程小心稳妥、用力均匀，注意刀尖进入光缆的深度，避免损伤缆内纤芯。

光缆护层开剥后，用酒精将缆内的油
膏擦拭干净。

加强芯、外护层处理时，按照选用的盒内接头护套的规划设计进行处理，一般留100mm的加强芯用于固定光缆。

1.2 分好光纤纤序
光缆成功开剥后，用面巾纸擦拭掉缆内的硅油，擦拭干净后，按正确顺序对光纤做出色谱记录，以保证接续过程中的准确无误，而且方便后期维护。

松套管按填充芯颜色：蓝、橙……顺时针统一排列编号。

松套管中的光纤同样按纤芯熔接色谱图：蓝、橙、绿、棕、灰、白、红、黑、黄、紫、粉红、浅蓝（青绿）顺排，光纤纤序排列不能错乱。

此处光纤的纤序以及熔接色谱图非常重要，是以后再次熔接或链路故障排除时的重要依据。

图1 光缆接续操作流程图图2 盘纤前后的接续盒
1.3 制备光纤
光纤的结构由纤芯、包层、涂覆层组成，需要熔接的是裸纤，即纤芯和包层。

用光纤剥线钳剥出一段裸纤，用酒精棉擦拭干净后用切割刀切割裸纤，切割长度参照切割刀上面的尺寸刻度，具体为：对0.25mm（外涂层）光纤，切割长度为8～16mm；对0.9mm（外涂层）光纤，切割长度为16mm。

此处在剥离涂覆层前提前应放置好热缩套管。

1.4 光纤熔接
光纤熔接是接续工作的中心环节，是比较重要的环节。

将制备好的光纤放入熔接机内，放的位置：V型槽端面直线与电极中心直线中间1/2的地方。

然后小心压上压板（另一侧同），盖上防尘罩，按键SET，开始放电熔接。

观察屏幕上是否出现气泡、虚熔、分离等不良现象，同时熔接损耗值越小越好（0.08dB以内）。

1.5 热缩套管加热缩封光纤
将事先套在光纤上的热缩保护管移到接头所在处，使熔接部分位于保护管的中心。

放入加热槽，盖上盖，按键HEAT，指示灯亮起，热缩管受热收缩，热融管受热软化，把光纤接头和钢棒紧紧地包裹在一起，从而达到固定接头位置和增加机械强度的目的。

大约60秒后，机器发出告警，指示灯会不停闪烁，此时加热过程完成，拿出冷却，这样一个完整的熔接过程就算完成了。

1.6 光纤盘纤
纤细的光纤在剥除涂覆层之后，接头处的纤芯很脆，经过熔接热缩保护后，需要固定在接续盒的内托盘上。

余下未剥离的光纤仔细盘整在接续盒的外托盘上，根据光纤长度和托盘空间灵活采用圆、椭圆、“∞”等多种形式进行盘纤（盘圈半径R 越大、弧度越大、线路损耗越小，一般R≥4cm）。

光纤在外托盘上盘绕时，应尽量靠边、沉底，并用胶带粘贴加固，同时避免碰到盘上有异物突起的坎，必要时用胶带进行包裹保护。

盘纤后的接续盒如图2所示。

1.7 线路测试
光纤熔接完毕后需要测试光缆线路。

用光时域反射仪（OTDR）对每个熔接点进行复测，不合格的要重新收容或重新熔接，直到合格为止。

其次在条件允许情况下，需做光纤排序核对，用光源光功率计分别在光缆两端做对芯测试，确保光纤熔接排序正确。

这样整个熔接过程才算完成。

2 光缆接续中应注意的问题
2.1 光纤涂覆层的剥除
使用光纤剥线钳进行开剥，操作时左手拇指和食指捏紧光纤，露出长度5cm左右的光纤，余纤在无名指和小拇指之间自然打弯以增加力度、避免打滑。

剥线钳垂直于光纤，上方向稍微向内倾斜，然后用钳口轻轻卡住光纤，用力沿光纤轴向平推出去，整个过程自然流畅、一次成功。

2.2 光纤端面的清洁
光纤端面不清洁及熔接机中的灰尘，均能导致光纤接头处产生轴向角，从而增加熔接损耗值。

因此应彻底去除光纤涂覆层，并保持熔接仓、切割刀及已切割光纤的清洁，同时已切割光纤不宜停留在空气中过久，以免受污染。

2.3 刀割刀端面保持平直
光纤端面切割角度偏大、端面缺损等均能导致熔接损耗增加。

切割光纤时应保证切割刀端面保持在垂直状态，使制作的端面是平整的、无毛刺和无缺口，且与光纤轴线垂直的镜面。

熔接过程中也要对光纤轻拿轻放，防止误碰其他东西以造成光纤端面受损，若端面被碰到则须重新清洁、切割。

2.4 正确使用熔接机
正确地使用熔接机也是提高接续质量的重要因素。

因光纤间包层直径偏差、纤芯截面不圆，导致光纤在熔接机V型槽内的位置会有偏差以及纤芯、包层同心度偏差等引起的轴心错位均可增加熔接损耗，应用熔接机的LID系统可有效降低由光纤几何特性所引起的熔接损耗。

每次使用熔接机前应将其置于熔接环境中至少15min，接续地点改变时，要重新对熔接机做放电试验。

另外定期维护和更换熔接机的放电电极，使用中的电极会受氧化产生灰垢，这会使放电电流偏大而使熔接损耗值增大，此时拆下电极，用酒精棉擦拭干净后再装回熔接机上并放电清洗一次，若多次清洗后放电电流仍偏大，则须更换电极。

2.5 勿接触加热部位
在加热热缩管的过程中要注意加热后拿出时，切忌接触到加热部位，因温度很高，需防止被烫到。

整个接续操作过程要时刻注意现场的清洁，尤其注意碎光纤头，光纤是玻璃丝，很细且硬，防止发生人员伤害。

3 OTDR测量成像波形分析
光纤熔接点的损耗值是评价光纤接头质量的重要指标，接续后的光纤接头要经过损耗测试达到合格之后才能够使用，测试接头损耗值可以通过熔接机直接显示（不是准确值），也可以采用光时域反射仪（OTDR）进行测量。

OTDR是依据光的后向散射与菲涅耳反射原理工作的，利用光在光纤中传输时产生的后向散射光获取衰减的信息，该仪器可用于测量光纤链路的长度、衰减、接头损耗、故障点定位等，是光缆接续工作中检验施工质量不可缺少的仪器。

图3所示是OTDR测量曲线与光纤链路的对应关系图：
图3 OTDR测量曲线与光纤链路的对应关系
图3中纵轴是后向散射光强度，横轴为距离。

在光纤中随着距离的增加，散射光强度逐渐减弱，其斜率值可以计算出光传输损耗值（dB/km）。

当光纤有接头等集中损耗时就会呈现出曲线错位，可视为该点的接续损耗。

在不同折射率的两传输介质的边界（如连接器、机械接续、断裂或光纤终结处）会发生菲涅耳反射，此现象可用于确定光纤链路上不连续点的位置，如连接器的插入损耗、光纤末端的断裂点。

使用OTDR进行测量损耗时需要设置五个测试参数，根据光纤线路情况恰当设
置好这五个参数，才能够测得比较精确的数据：（1）测试波长选择：测量过程有1310nm和1550nm两种波长可以选择。

因不同的波长对应不同的光线特性（包括衰减、微弯等），实际测量中应当根据系统传输通信情况选择相应的测试波长，即系统传输1550nm波长，则测试波长为1550nm；（2）测试量程选择：该参数显示OTDR横坐标所能达到的最大测试距离，应根据被测光纤的长度选择量程，量程一般是以被测光纤的长度的 1.5倍为佳；（3）脉冲宽度选择：脉冲宽度的设置跟分辨率、测量距离有关。

选择脉冲宽度越窄，动态范围越小、测试距离越短，而分辨率越高，越宽的脉冲宽度则反。

正确选择好光脉冲宽度既能保证避免过强的盲区效应，又能保证信号曲线有足够的分辨率，能看清光纤链路中每一点的情况；（4）平均时间：后向散射光信号及其微弱，测量采用统计平均方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高，一般平均时间不超过3min。

4 注意事项
此外，在使用OTDR测试的过程中应该注意到：（1）测试之前应确定光纤里无光信号，否则有可能因光功率太强而损坏OTDR；（2）注意保持光纤活接头的清洁干燥；不清洁的连接器会导致测量不可靠、曲线多噪音，令测量不能进行，甚至可能损坏OTDR；（3）了解动态范围与测量范围之间的关系；（4）在OTDR曲线上可能会产生正增益现象，这是由于两根接续光纤各自有不同后向散射特性所引起的。

此时，需要从前后两个方向测量并对结果取平均作为该熔接损耗的准确值。

总之，OTDR是一种既可以测试损耗值，又可以进行光缆故障定位的精密光设备仪器，在使用过程中应当谨慎认真操作，避免仪表设置不当和操作人员的失误而造成仪器使用误差及损坏现象。

5 结语
光纤熔接损耗指标是光缆工程施工、维护中应重视的一项参数，如何有效、正确地做好光缆接续工作，对于提高光缆接续质量、降低接头损耗具有至关重要的作用。

希望以后从事光缆维护的接续人员能够从此篇文章获得有用的知识，提高光缆接续水平。

参考文献
[1] 广东电网公司电力通信光缆技术规范[S].
[2] 王嫣华.光缆测量及熔接[J].黑龙江科技信息，2008，（29）.
[3] 张善勇，特日格勒，等.对提高光纤接续质量与损耗测试的探讨[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2011，（4）.。