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《光纤熔接工程技术》实训报告

一、工程概述

1.1光纤

光纤是一种将讯息从一端传送到另一端的媒介.是一条玻璃或塑胶纤维,作为让讯息通过的传输媒介。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。在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm， 大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8μm~10μm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套， 以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。 纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。

1.2光纤与光缆的区别

通常光纤与光缆两个名词会被混淆。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遭环境对光纤的伤害，如水，火，电击等。光缆分为：光纤，缓冲层及披覆。

1.3特点

1.3.1损耗低

损耗是传输介质的重要特性，它只决定了传输信号所需中继的距离。光纤作为光信号的传输介质具有低损耗的特点。如使用http://www.oh100.comμm的多模光纤，850nm波长的衰减约为http://www.oh100.com、1300nm波长更低，约为http://www.oh100.com。如果使用9/25μm单模光纤，1300nm波长的衰减仅为http://www.oh100.com、1550nm波长衰减为http://www.oh100.com，所以一般的LD光源可传输15至20km。目前已经出现传输100公里的产品。

1.3.2带宽高

光纤的频宽可达1GHz以上。一般图像的带宽为6MHz左右，所以用一芯光纤传输一个通道的图像绰绰有余。光纤高频宽的好处不仅仅可以同时传输多通道图像，还可以传输语音、控制信号或接点信号，有的甚至可以用一芯光纤通过特殊的光纤被动元件达到双向传输功能。

1.3.3抗干扰

光纤传输中的载波是光波，它是频率极高的电磁波，远远高于一般电波通讯所使用的频率，所以不受干扰，尤其是强电干扰。同时由于光波受束于光纤之内，因此无辐射、对环境无污染，传送信号无泄露，保密性强。

1.3.4安全高

光纤采用的玻璃材质，不导电，防雷击；光纤传输不像传统电路因短路或接触不良而产生火花，因此在易燃易爆场合下特别适用。光纤无法像电缆一样进行窃-听，一旦光缆遭到破坏马上就会发现，因此安全性更强。

1.3.5性能强

光纤细小如丝，重量相当轻，即使是多芯光缆，重量也不会因为芯数增加而成倍增长，而电缆的重量一般都与外径成正比。

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1.4分类

（1）按光在光纤中的传输模式可分为：单模光纤和多模光纤。

多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。但其模间色散较大，

这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。单模光纤：中心玻璃芯较细（芯径一般为9或10μm），只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤(Single-mode Fiber)：一般光纤跳纤用黄色表示，接头和保护套为蓝色；传输距离较长。多模光纤(Multi-mode Fiber)：一般光纤跳纤用橙色表示，也有的用灰色表示，接头和保护套用米色或者黑色；传输距离较短。

（2）按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。

常规型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300nm。色散位

移型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300nm和1550nm。

（3）按折射率分布情况分：突变型和渐变型光纤。

突变型：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是突变的。其成本低，模间色散高。适用于

短途低速通讯，如：工控。但单模光纤由于模间色散很小，所以单模光纤都采用突变型。渐变型光纤：光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模光按正弦形式传播，这能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高，现在的多模光纤多为渐变型光纤。

二.、原理与工作过程

2.1光纤原理

光波在光纤中的传播过程是一个复杂的电磁场的边界问题，一般来说，光纤芯子的直

径要比传播光的波长高几十倍以上，因此利用几何光学的方法定性分析是足够的，而且对问题的理解也很简明、直观。

当一束光纤投射到两个不同折射率的介质交界面上时，发生折射和反射现象。对于多

层介质形成的一系列界面，若折射率n1＞n2＞n3?＞nm，则入射光线在每个界面的入射角逐渐加大，直到形成全反射。由于折射率的变化，入射光线受到偏转的作用，传播方向改变。

光纤由芯子、包层和套层组成。套层的作用是保护光纤，对光的传播没有什么作用。

芯子和包层的折射率不同，岂折射率的分布主要有两种形式：连续分布型(又称梯度分布型)和间断分布型(又称阶跃分布型)。

当入射光经过光纤端面的折射后进入光纤，除了与轴向方向一致的光沿直线传播外，

其余的光线则投射到芯子和包层的交界面：一种在界面形成全反射，这些光线将与光轴保持不变的夹角，呈锯齿状无损耗地在光纤芯子内向前传播，称之为传播光；另外一种在界面处只有一部分形成反射，还有一部分折射进入包层，最后被套层吸收，反射的光线再次

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到达界面时又会有一部分损耗，因而不能传播，称为非传播光。

实际上进入光线的大部分不是上面所将的轴面光，因此还有一种称为泄漏光，如果芯子和包层的界面十分平坦，这些光线将形成全反射而得到传播，但事实上仅部分反射，尽管损耗比非传播光小还是不能很好地传播。对于长距离传输来说只有传播光是有意义的。

进入光纤的光线在向芯子包层界面传播时，由于芯子折射率逐渐减小，受到一个向心偏转的作用，与轴线夹角θ小于一定值的光纤不能到达界面或到达界面形成全反射，因而受束于芯子内、呈波浪状无损耗地向前传播，成为传播光。其余的光由于有一部分在界面处折射进入包层，逐渐被吸收掉而不能传播。

因此，光纤芯子和包层的折射率及折射率的分布与光纤的转播特性有密切关系。

2.2过程

由发光二极管LED或注入型激光二极管ILD发出光信号沿光媒体传播，在另一端则有PIN或APD光电二极管作为检波器接收信号。对光载波的调制为移幅键控法，又称亮度调制（IntensityModulation）。典型的做法是在给定的频率下，以光的出现和消失来表示两个二进制数字。发光二极管LED和注入型激光二极管ILD的信号都可以用这种方法调制，PIN和ILD检波器直接响应亮度调制。 功率放大是指将光放大器置于光发送端之前，以提高入纤的光功率。使整个线路系统的光功率得到提高。在线中继放大是指建筑群较大或楼间距离较远时，可起中继放大作用，提高光功率。前置放大是指在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大，以提高接收能力。

2.3熔接原理

2.3.1原理

光纤连接采用熔接方式。熔接是通过将光纤的端面熔化后将两根光纤连接到一起的，这个过程与金属线焊接类似，通常要用电弧来完成。熔接如图2-1所示。

图2-3-1 光纤熔接示意图

熔接连接光纤不产生缝隙，因此不会引入反射损耗，入射损耗也很小，在0.01~0.15dB之间。在光纤进行熔接前要把它的涂敷层剥离。机械接头本身是保护连接的光纤的护套，但熔接在连接处却没有任何的保护。因此，熔接光纤设备包括重新涂敷器，它涂敷熔接区域。作为选择的另一种方法是，我们使用熔接保护套管。它们是一些分层的小管，其基本结构和通用尺寸如图3-2。

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图2-3-2 光纤熔接保护套管的基本结构和通用尺寸

将保护套管套在接合处，然后对它们进行加热。内管是由热缩材料制成的，因此这些套管就可以牢牢地固定在需要保护的地方，加固件可避免光纤在这一区域受到弯曲。

三、实训

3.1目的

（1）熟悉和掌握光缆的种类和区别。

（2）熟悉和掌握光缆工具的用途和使用方法和技巧。

（3）熟悉光缆跳线的种类。

（4）熟悉光缆耦合器的种类和安装方法。

（5）熟悉和掌握光纤的熔接方法和注意事项。

3.2工具

（1）光纤熔接机，如图3-2-1所示。

（2）光纤工具箱，如图3-2-2所示。

图3-2-1 光纤熔接机

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图3-2-2 光纤工具箱

3.3注意事项

3.3.1光纤涂面层的剥除

光纤涂面层的剥除,首先用左手大拇指和食指捏紧纤芯将光纤纤芯持平，所露长度以8cm为准，将余纤放在无名指、小拇指之间，以增加力度，防止打滑。右手握紧剥线钳，将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随之用力，顺光纤轴向平推出去，在这需注意的是力度的把握，用力过大会将纤芯弄断。力度太小，光纤涂面层取不掉。

3.3.2裸纤的清洁

在工程的实际的应用中，裸纤的清洁在光纤的熔接中起到非常重要的作用，这就要求我们在实际工程中正的做好裸纤的清洁，在实际工作中应按下面的两步操作：

（1）观察光纤剥除部分的涂覆层是否全部剥除，若有残留，应重新剥除。如有极少量不易剥除的涂覆层，可用绵球沾适量酒精，一边浸渍，一边逐步擦除。

（2）将棉花撕成层面平整的小块，沾少许酒精（以两指相捏无溢出为宜），折成“V”形，夹住以剥覆的光纤，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，这样即可提高棉花利用率，又防止了裸纤的两次污染。

3.3.2裸纤的切割

裸纤的切割是光纤端面制备中最为关键的部分，精密、优良的切刀是基础，而严格、科学的操作规范是保证，具体如下三条：

（1）切刀的选择。切刀有手动和电动两种。

（2）操作规范,操作人员应经过专门训练掌握动作要领和操作规范。

（3）谨防端面污染,热缩套管应在剥覆前穿入，严禁在端面制备后穿入。

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3.3.3光纤的熔接

光纤熔接是接续工作的中心环节，因此高性能熔接机和熔接过程中科学操作是十分必要的。应根据光缆工程要求，配备蓄电池容量和精密度合适的熔接设备。熔接前根据光纤的材料和类型，设置好最佳预熔主熔电流和时间以及光纤送入量等关键参数。熔接过程中还应及时清洁熔接机“V”形槽、电极、物镜、熔接室等，随时观察熔接中有无气泡、过细、过粗、虚熔、分离等不良现象，注意OTDR测试仪表跟踪监测结果，及时分析产生上述不良现象的原因，采取相应的改进措施。如多次出现虚熔现象，应检查熔接的两根光纤的材料、型号是否匹配，切刀和熔接机是否被灰尘污染，并检查电极氧化状况，若均无问题则应适当提高熔接电流。

3.4标准

3.4.1光纤

（1）IEC 60793-1-1（1995，第1版） 光纤 第1部分 总规范 总则 。

（2）IEC 60793-1-2（1995，第1版） 光纤 第1部分 总规范 尺寸参数试验方法。

（3）IEC 60793-1-3（1995，第1版） 光纤 第1部分 总规范 机械性能试验方法。

（4）IEC 60793-1-4（1995，第1版） 光纤 第1部分 总规范 传输特性和光学特性试验方法。

（5）IEC 60793-1-5（1995，第1版） 光纤 第1部分 总规范 环境性能试验方法。

（6）IEC 60793-2（1998，第4版） 光纤 第2部分 产品规范。

4.3.2光缆

（1）IEC 60794-1-1（1999，第1版） 光缆 第1部分 总规范 总则。

（2）IEC 60794-1-2（1999，第1版） 光缆 第1部分 总规范 光缆性能基本试验方法。

（3）IEC 60794-2（1989，第1版） 光缆 第2部分 产品规范。

（4）IEC 60794-3（1998，第2版） 光缆 第3部分 管道、直埋、架空光缆─分规范。

（5）IEC 60794-4-1（1999，第1版） 光缆 第4部分 高压电力线架空光缆（OPGW）。

3.5步骤

（1）开剥光缆，并将光缆固定到接续盒内。在开剥光缆之前应去除施工时受损变形的部分， 使用专用开剥工具，将光缆外护套开剥长度1m左右。光纤涂面层的剥除,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5cm为准，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，顺光纤轴向平推出去，整个过程要自然流畅，一气呵成。

（2）分纤：将光纤分别穿过热缩管。将不同束管，不同颜色的光纤分开，穿过热缩管。剥去涂覆层的光纤很脆弱，使用热缩管，可以保护光纤熔接头。如图3-5-1所示。

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图3-5-1 分开好的光纤

（3）准备熔接机，打开熔接机电源，采用预置的程式进行熔接，并在使用中和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具，各镜面和V型槽内的粉尘和光纤碎未。如图3-5-2所示。熔接前要根据系统使用的光纤和工作波长来选择合适的熔接程序。如没有特殊情况，一般都选用自动熔接程序。

图3-5-2 熔接机

（4）制做对接光纤端面。光纤端面制作的好坏将直接影响光纤对接后传输质量，所以在熔接前一定要做好被要熔接光纤的端面。首先用光纤熔接机配置的光纤专用剥线钳剥去光纤纤芯上的涂覆层，再用沾酒精的清洁棉在裸纤上擦拭几次，用力要适度，如图3-5-3。

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图3-5-3 剥涂覆层

然后用精密光纤切割刀切割光纤，切割长度一般为10mm~15mm。如图3-5-4所示。

图3-5-4 用光纤切割刀切割光纤

（5）放置光纤。将光纤放在熔接机的V形槽中，小心压上光纤压板和光纤夹具，要根据光纤切割长度设置光纤在压板中的位置，一般将对接的光纤的切割面基本都靠近电极尖端位置。关上防风罩，按“SET”键即可自动完成熔接。需要的时间一般根据使用的熔接机而不同，一般需要8~10秒。如图3-5-5。

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图3-5-5 熔接光纤

（6）移出光纤用加热炉加热热缩管。找开防风罩，把光纤从熔接机上取出，再将热缩管放在裸纤中间，在放到加热炉中加热。加热器可使用20mm微型热缩套管和40mm及60mm一般热缩套管，20mm热缩管需40秒，60mm热缩管为85秒。如图3-5-6。

图3-5-6 用加热炉加热热缩管

（7）盘纤固定。将接续好的光纤盘到光纤收容盘内，在盘纤时，盘圈的半径越大，弧

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度越大，整个线路的损耗越校所以一定要保持一定的半径，使激光在光纤传输时，避免产生一些不必要的损耗。

（8）密封和挂起。如果野外熔接时，接续盒一定要密封好，防止进水。熔接盒进水后，由于光纤及光纤熔接点长期浸泡在水中，可能会先出现部分光纤衰减增加。最好将接续盒做好防水措施并用挂钩并挂在吊线上。至此，光纤熔接完成。

四、验收

4.1连通性

连通性测试是最简单的测试方法，只需在光纤一端导入光线（如红光激光笔），最远可达大约5千公里的距离，通过发送可见光，技术人员在光纤的另外一端查看是否有红光即可（注意保护眼睛，不可直视源），有光闪表示连通，看不到光即可判定光缆中的断裂与弯曲。此测试方式成为尾纤、跳线或者光纤连续性测试的非常有用的工具。在对使用要求不高的项目中经常被采用作为验收标准。

4.2收发功率

收发功率测试是测定布线系统光纤链路的有效方法，使用的设备主要是光纤功率测试仪和一段跳接线。实际应用中，链路的两端可能相距很远，但只要测得发送端和接收端的光功率，即可判定光纤链路的状。具体操作过程如下：

（1）在发送端将测试光纤取下，用跳接线取而代之，跳接线一端为原来的发送器，另一端为光功率测试仪，光发送器工作，即可在光功率测试仪上测得发送端的光功率值。

（2）在接收端，用跳接线取代原来的跳线，接上光功率测试仪，在发送端的光发送器工作的情况下，即可得接收端的光功率值。

（3）发送端与接收端的光功率值之差，就是该光纤链路所产生的损耗。

五、问题与解决方法

5.1问题

5.1.1自身因素

（1）纤芯与包层同心度不佳

（2）两根光纤芯径失配

（3）纤芯截面不圆

5.1.2光纤模场直径

（1）模场直径：（9~10μm）±10％，即容限约±1μm；

（2）包层直径：125±3μm；

（3）模场同心度误差≤6％，包层不圆度≤2％。

5.1.3非自身因素

（1）轴心错位：单模光纤纤芯很细，两根对接光纤轴心错位会影响接续损耗。当错位

1.2μm时，接续损耗达0.5dB。

（2）轴心倾斜：当光纤断面倾斜1°时，约产生0.6dB的接续损耗，如果要求接续损耗≤0.1dB，则单模光纤的倾角应为≤0.3°。

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（3）端面分离：活动连接器的连接不好，很容易产生端面分离，造成连接损耗较大。当熔接机放电电压较低时，也容易产生端面分离，此情况一般在有拉力测试功能的熔接机中可以发现。

（4）端面质量：光纤端面的平整度差时也会产生损耗，甚至气泡。

（5）接续点附近光纤物理变形：光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大等，都会对接续损耗有影响，甚至熔接几次都不能改善。

5.1.4其他因素

接续人员操作水平、操作步骤、盘纤工艺水平、熔接机中电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等均会影响到熔接损耗的值。

5.2解决方案

（1）一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤

对于同一批次的光纤，其模场直径基本相同，光纤在某点断开后，两端间的模场直径可视为一致，因而在此断开点熔接可使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。所以要求光缆生产厂家用同一批次的裸纤，按要求的光缆长度连续生产，在每盘上顺序编号并分清A、B端，不得跳号。敷设光缆时须按编号沿确定的路由顺序布放，并保证前盘光缆的B端要和后一盘光缆的A端相连，从而保证接续时能在断开点熔接，并使熔接损耗值达到最校

（2）光缆架设按要求进行

在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及折、扭曲，3km的光缆必须80人以上施工，4km必须100人以上施工，并配备6～8部对讲机；另外“前走后跟，光缆上肩”的放缆方法，能够有效地防止打背扣的发生。牵引力不超过光缆允许的80％，瞬间最大牵引力不超过100％，牵引力应加在光缆的加强件上。敷放光缆应严格按光缆施工要求，从而最低限度地降低光缆施工中光纤受损伤的几率，避免光纤芯受损伤导致的熔接损耗增大。

（3）挑选经验丰富训练有素的光纤接续人员进行接续

现在熔接大多是熔接机自动熔接，但接续人员的水平直接影响接续损耗的大校接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程图进行接续，并且熔接过程中应一边熔接一边用OTDR测试熔接点的接续损耗。不符合要求的应重新熔接，对熔接损耗值较大的点，反复熔接次数以3～4次为宜，多根光纤熔接损耗都较大时，可剪除一段光缆重新开缆熔接。

（4）接续光缆应在整洁的环境中进行

严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作，光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮，准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长尤其是在多尘潮湿的环境中。

六、知识补充

6.1选购

光缆具有重量轻、体积孝传输距离远、容量大、信号衰减孝抗电磁干扰等优点，已被各种网络广泛采用。随着二十一世纪将来临，光缆成为我国网络数据传输，通讯，有

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线广播电视等专用网络的主体。在选择双绞缆，和同轴电缆时，通过外观检查和简单测试就可大体判定其性能优劣，而选择光缆并不如此简单，与双绞缆，同轴电缆相比较，不仅结构复杂，材料品种繁多，除了现有技术参数外，还有许多潜在因素(用料、生产工艺、设备等)，稍有不慎，别说二、三十年使用寿命难保，就是数年的技术参数也未必达标。因此我们在建设网络时，就很有必要对光缆的结构、用料、工艺等作深人认识和了解，以便选购合适型号的优质光缆。

（1）根据芯数选择光缆

根据芯数选择不同型号的光缆的结构可分为中心束管式、层绞式、骨架式和带状式等几种，不同的用途结构又不相同，用户可以根据线路情况提出相应要求。一般12芯以下的采用中心束管式，中心束管式工艺简单成本低，在架空敷设或具备良好的管道保护的支干线网络中具有竞争力;层绞式光缆采用中心放置钢绞线或单根钢丝加强，采用SZ续合成缆，成缆纤数可达144芯。它的最大优点是防水，防强大拉力，强大側压力。可以用于直接埋地。同时易于分叉，即光缆部分光纤需分别使用时，不必将整个光缆开断，只需将需分叉的光纤开断即可，这对于数据通讯网络。有线电视网络沿途增设光节点是有利的;带状光缆的芯数可以做到上千芯，它是将4～12芯光纤排列成行，构成带状光纤单元，再将多个带状单元按一定方式排列成缆，我们网络级光缆一般选用束管式和层续式两种即可。

（2）根据用途选择光缆

按照用途选购相应的光缆根据用途的不同，光缆可分架空光缆、直埋光缆、管道光缆、海底光缆和无金属光缆等。架空光缆要求强度高、温差系数小;直埋式光缆要求抗埋、抗压、防潮、防湿度特性好、耐化学侵蚀;管道光缆和海底光缆则要耐水压、耐张力、防水特性好;无金属光缆可以和高压线一起架设，绝缘要好，虽然没有铁体加强芯，但也要有一定的抗拉能力。因此，在选购光缆时，用户要根据光缆的用途选择，并对厂家提出要求，确保光缆使用稳定、可靠。

（3）根据材料选择光缆

光缆使用的材料及生产工艺光缆材料选用是关系到光缆使用寿命的关键。而制造工艺是影响光缆质量的重要环节，工艺稳定、质量优良的产品在光缆生产的全过程中基本上未列入光纤附加损耗，≤http://www.oh100.com是衡量厂家光缆制造工艺水平的基本数据。光缆的主要用料有：纤芯、光纤油膏、护套材料、PBT(聚对笨二甲酸丁二醇酯)，它们均有不同的质量要求，纤芯要求有较大的功充能力，较高的信噪比、较低比特误码率、较长放大器间距、较高的信息运载能力;光纤油膏是指在光纤束管中填充的油膏，其作用一是防止空气中的潮气侵蚀光纤，二是对光纤起衬垫作用，缓冲光纤受振动或冲击影响。油膏有严格的质量要求，强调超低的析氢量，保证光缆低温特性良好，防止“氢损”导致光缆严重损坏。护套材料对光缆长期可靠性具有相当重要作用，是决定光缆拉伸、压扁、弯曲特性、温度特性、耐自然老化(温度、照射、化学腐蚀)特性，以及光缆的疲劳特性的关键。所以应选用高密度的聚乙烯材料(PE)，它具有硬度大，抗拉抗压性能好，外皮不易损坏;PBT是制作光缆二次套塑(束管)的热塑性工程塑料，必须具有杨式模量高(1600/mm2)、线张系数低(1.5×10一

4)、耐化学腐蚀好、加工特性好、摩擦系数小等优点。用PBT材料做光纤套管，使光纤束

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管单元具有良好的耐侧压和温度特性。在耐水解要求比较高的地方，为保证光缆的长寿命，必须使用抗水解的PBT材料。

6.2影响光纤质量的因素

现在通信用的A类多模光纤和B类单模光纤都是由石英玻璃制造的。石英玻璃光纤在制作的过程中玻璃基体不可避免地存在微小的不均匀性、高温熔融骤冷拉丝使表面形成应力分布不均匀、及环境尘埃、机械损伤等致使光纤表面产生一些微裂纹。这些微裂纹在高速拉丝中，承受较大的拉丝张力，会产生进一步的扩张，导致光纤强度降低。随着目前拉丝速度的不断提高，如何在保证光纤强度成为人们比较关心的问题。

6.2.1预制棒

光纤在生产过程中出现低强度断裂主要是由光纤存在的缺陷引起的。这些缺陷大致可分为内部缺陷和表面缺陷，内部缺陷主要预制棒中夹杂的气泡和杂质。表面缺陷主要形式是微裂纹和微尘沾污，它与预制棒表面损伤，拉丝炉和环境的洁净度，涂覆质量等因素有密切关系。为进一步说明这些因素对光纤强度的影响，以下分别进行讨论和分析：

(1)内部缺陷

预制棒的生产过程中，不可避免的存在气泡和杂质。对于预制棒内部一定直径的气泡，在拉丝过程中可能发生破裂，或者缩小成极细小的气线而对光纤强度产生严重的影响。而对于内部杂质造成的缺陷，拉丝过程中不仅无法使其愈合和缩小，相反这类杂质大都是天然石英原料中夹杂的高熔点金属氧化物，由于其膨胀系数与玻璃体存在较大的差异，因此在高温融化时，杂质和玻璃体界面产生裂纹。裂纹在拉丝过程中会不断地增长，裂纹尺寸远远大于杂质本身的尺寸，因此这些杂质对光纤强度的危害要比气泡之类的影响大得多。预制棒中存在的气泡和杂质对于光纤拉丝来说，是不可避免，如果预制棒质量不好，就无法通过拉丝工艺提高强度。因此，预制棒质量时影响光纤强度的主要因素。

(2)表面缺陷

表面缺陷主要为微裂纹和表面沾污。预制棒表面的微裂纹，在拉制过程中不可避免的会转变成光纤表面较小的微裂纹。当光纤受到外部应力作大于这些小的微裂纹扩展临界应力时，小的微裂纹逐渐增大，最终导致光纤断裂。而表面沾污会降低裸光纤表面与内涂涂料的结合紧密度。由于内涂涂料和裸光纤之间有空隙，当受到一定外力时，涂层处首先发生断裂，进而引起裸光纤断裂。目前对于表面缺陷主要有两种处理方法：一为火焰抛光，二为HF酸处理。火焰抛光可以有效地治愈预制棒表面的微裂纹，HF酸可以洗去附着在预制棒表面的杂质。因此在实际生产中，对预制棒进行HF酸洗和火焰抛光进行二次处理，从而提高光纤强度。

6.2.2温度

高温拉丝过程中发生点缺陷将导致光纤机械强度劣化，已发现的最重要的点缺陷之一E′缺陷是Si-O链断裂产生的，Si-O链断裂和重新链合时动态变化的，E缺陷的浓度取决于Si-O链断裂和重新链合的平衡结果。E缺陷的浓度随拉丝炉加热区长度增加而增加，随拉丝速度增加而降低，加热区长导致预制棒在高温区时间加长，从而导致Si-O链断裂产生

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《光纤熔接工程技术》实训报告

的频率更高。有研究表明，当加热炉温度从2200K增加到3000K时，刚从加热炉出来的裸光纤的缺陷浓度就会增加二个数量级。同时由于高温下，炉中的石墨件挥发产生如下反应： 反应生成的SiC是一种硬度较高的微粒，在加热炉内若裸光纤被SiC微粒碰的，光纤表面会产生缺陷和裂纹。而当加热炉内温度越高，反应生成的SiC微粒的数量就越多，所以裸光纤表面被碰伤的机率就越高，光纤表面产生的缺陷越多，光纤强度就越低。三、涂覆和固化对强度影响

(1)涂覆的影响

光纤涂层的作用是保护光纤表面不会受到机械损伤和潮气的影响并保持其原有的强度，若涂层太薄或偏心就会失去机械保护的作用。涂层的同心度在拉丝过程中容易变化，因此在拉丝中需时刻注意。涂覆过程中，另一个影响光纤强度的因素是涂层中的气泡。气泡的产生主要是因为拉丝中，光纤在模具中位置发生偏移，使得涂料形成的半月型液面发生倾斜，角度较小侧受到压力增加，气体容易被光纤带入涂层中；或者涂料温度变化，涂覆压力波动等因素都会在涂层产生气泡。涂层中的气泡，降低了涂层和涂层之间以及涂层和裸光纤之间的结合力。并且气泡的存在增加了涂层在受到拉力情况下，产生裂纹的可能性，最终导致光纤强度降低。

(2)固化系统的影响

根据实际光纤生产方法，目前广泛使用光聚作用的技术方法。利用UV辐射使得光引发剂激发成活性体（自由基或阳离子）。该活性体与预聚物和单体中的C=C双键反应，形成增长链。该增长链进一步反应，形成更长聚合物链。若有多管能度聚合物或单体存在，就会产生交联结构，最后活性体的耦合与歧化使反应终止。随着技术的提高，目前生产中拉丝速度已经提高的20m/s~30m/s,光纤在固化炉的停留时间仅为0.1s~0.2s。为保证涂覆后光纤的固化效果，要求固化炉能够提供足够的紫外光能，满足光引发剂激活成活性体所需要的能量。同时，在固化炉内通入一定比例的惰性气体，防止氧气对聚合物链增长的抑制，提高固化效果。

6.2.3其它

在预制棒的运输过程和拉丝时预制棒不够准直的情况下，都有可能引起预制棒表面擦伤。当涂覆不良时，裸光纤表面也容易被涂覆口所擦伤。但一般来说，这些机械损伤在操作细心的情况下，是可以有效地避免。除了上述的机械损伤外，另一个影响光纤强度的重要因素是环境中的灰尘以及石墨拉丝炉中的挥发物。这些灰尘不仅能粘附在预制棒和裸光纤表面，甚至会在炉子中形成小的颗粒，撞击预制棒的融化区，产生较大的缺陷。因此在拉丝炉中除了采用高温时挥发小的高纯石墨材料外，还必须用高纯氩气强制排气，保证炉子局部保持一定得清洁度。对于拉丝环境，除了保证整个拉丝车间的洁净度外，在拉丝塔上安装空气过滤装置保证局部100级左右的净化区域。

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《光纤熔接工程技术》实训报告

七、总结

经过了2周的实训，我知道了光纤传输的优势，学会了光纤熔接技术。光纤技术照比平时我们接触到的双绞线来说要复杂的多，光介质传输比电介速度快，安全性高。

实训中，找出了自己的不足；平时太专注网络设备，很少关注物理层的事情，经过了本次实训，让我知道了传输介质的好坏对网络的影响也非常大，今后我会在关注网络设备的同时也要多关注传输通信方便的技术。

参考文献

[1]《综合布线详解》主编：张宜，北京赛迪电子出版社，2004年3月

[2]《网络综合布线案例教程》主编：裴有柱，机械工业出版社，2015年8月

[3]《网络综合布线系统工程技术实训教程》主编：王公儒，机械工业出版社，2012年5月

本文来源：http://www.0477edu.com/wendang/28656/