光纖接續(xù)損耗的研究、光纖涂覆技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)策略

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Zui重要因素之一。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，Zui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。

在處理這類損耗的過程中，除了機(jī)器性能好壞、人工操作熟練度、環(huán)境條件、施工規(guī)范等因素影響外，光纖外包層的保護(hù)至關(guān)重要，長期以來，通常所用的熔點(diǎn)保護(hù)是熱縮套管，但熱縮套管的質(zhì)量、難以清潔、容易彎曲變形特性，讓施加在光纖上使損耗增加，熱縮套管的替代成為提升光纖性能、減少損耗的決定性因素。所以光纖涂覆機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，前幾年受限于進(jìn)口技術(shù)，光纖涂覆 機(jī)被 日 韓等 過占據(jù) 絕 對市場，價(jià)格高昂，除了高科技領(lǐng)域：光纖激光器、光纖光柵、光纖傳感、科研等行業(yè)需求外，普通施工難以承受，伴隨著國內(nèi)科研及工業(yè)生產(chǎn)模式成產(chǎn)業(yè)園式布局，生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)張，作為該產(chǎn)業(yè)服務(wù)的一部分，光纖涂覆機(jī) 國 產(chǎn) 化已經(jīng)成熟，華纖光電科技 -光纖涂覆-機(jī)-技術(shù)極大的簡化了產(chǎn)線操作的需求，特別在售后服務(wù)時效及產(chǎn)品需求定制配合方面展現(xiàn)出來極高的本土融合度。產(chǎn)量提升，價(jià)格獲得極大的下降，極大的方便了國內(nèi)光傳感上游企業(yè)的生產(chǎn)要求。

下面我們就介紹一下光纖接續(xù)損耗的研究、光纖涂覆技術(shù)應(yīng)用及相關(guān)對策

一、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：光纖本征因素造成的固有損耗和非本征因素造成的熔接損耗及活動接頭損耗三種。

（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Zui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）活動接頭損耗非本征因素的活動接頭損耗主要由活動連接器質(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)裸纖，以求光纖的特性盡量匹配，使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到Zui低程度。

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

配盤時盡量做到整盤配置（單盤≥500米），以盡量減少接頭數(shù)量。敷設(shè)時嚴(yán)格按纜盤編號和端別順序布放，使損耗值達(dá)到Zui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)和測試

接續(xù)人員的水平直接影響接續(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，熔接過程中時刻使用光時域反射儀（OTDR）進(jìn)行監(jiān)測（接續(xù)損

耗≤0.08dB/個），不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用光時域反射儀（OTDR）時，應(yīng)從兩個方

向測量接頭的損耗，并求出這兩個結(jié)果的平均值，消除單向OTDR測量的人為因素誤差。

（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，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)Zui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。移動光纖時要輕拿輕放，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)

正確使用熔接機(jī)是降低光纖接續(xù)損耗的重要保證和關(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，動作要輕巧。這是因?yàn)閷w芯直徑為10nm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、時間及主放電電流、主放電時間等）。

④在使用中和使用后應(yīng)及時去除熔接機(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，使用時間較長后電極會被氧化，導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增加。此時可拆下電極，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)合格的活動連接器，保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定

活動接頭的插入損耗應(yīng)控制在0.3 dB/個以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2 dB/個

（8）活動接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密，防止漏光現(xiàn)象

（9）保證活動連接器清潔

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，它的傳輸特性會發(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級的彎曲（微彎）引起的附加損耗，主要原因有：光纖成纜時，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，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，使松套管出現(xiàn)急彎；其三是光纜上架時金屬加強(qiáng)構(gòu)件與光纖松套管出現(xiàn)上下錯位。這些因素會引起損耗增大。

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，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，熱熔時對接續(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，牽引時猛拉、出現(xiàn)浪涌，瞬間Zui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，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，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，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盤放光纜的情況時，使用8字形盤留，不讓光纜受到扭力。 

（5）光纜布放時，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Zui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內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力，施加在光纖上使損耗增加。攜帶、存放套管時，注意清潔，不要讓異物進(jìn)入套管。

（7）在接續(xù)操作時，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，盤圈的半徑越大，弧度越大，整個線路的損耗越小，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，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（即使是臨時使用）放在腳可以踩到的地方。光纜終端時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，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。

二、光纖接續(xù)損耗的方案：光纖涂覆策略

在實(shí)際應(yīng)用中就需要光纖的熔接和涂覆過程，熔接過程中因?yàn)閾p害了光纖的外涂覆層，一般用熱縮套管包起來，但是熱縮套管的保護(hù)性能弱，特備是不適用于科研及重要產(chǎn)品中的光纖保護(hù)，所以出現(xiàn)了光纖涂覆。

   國內(nèi)科研及工業(yè)生產(chǎn)模式成產(chǎn)業(yè)園式布局，生產(chǎn)規(guī)模急劇擴(kuò)張，作為該產(chǎn)業(yè)服務(wù)的一部分，光纖涂覆機(jī)國產(chǎn)化已經(jīng)成熟，極大的方便了國內(nèi)光傳感上游企業(yè)的經(jīng)營生產(chǎn)要求，那么，如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的光纖涂覆控制，解決注膠管容易堵塞、注膠浪費(fèi)、溢膠嚴(yán)重、固化時間長等問題，下面推出的Zui新光纖涂覆機(jī)技術(shù)，在售后服務(wù)時效及產(chǎn)品需求定制配合方面展現(xiàn)出來極高的本土融合度。

   光纖高強(qiáng)度、高可靠性熔接處理過程中，每一個操作環(huán)節(jié)都非常重要。不僅對設(shè)備性能有高要求，對操作流程的規(guī)范性也要求很高，因?yàn)槿魏苇h(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會導(dǎo)致光纖抗拉強(qiáng)度的劣化。

如何做一次高質(zhì)量的光纖涂覆控制來減少光纖的性能損耗，下面做個簡要應(yīng)用分析。

1、準(zhǔn)備工作

   準(zhǔn)備好光纖涂覆機(jī)，檢查設(shè)備是否完好，涂覆模具是否完好無損。

   清潔無灰塵、無污染的光纖裸纖，或者是熔接后的光纖，檢查熔點(diǎn)是否穩(wěn)固清潔。

   準(zhǔn)備好相關(guān)涂覆用的膠水，檢查所需膠水的類型及折射率需求等。

二、清潔光纖涂覆夾具

   涂覆夾具包括上、下兩片光滑的石英片，每片的中間有一個半圓形槽，為了使上下兩石英片扣和形成完美的圓形腔，需要清潔附著在石英片表面的灰塵，用無水酒精及無塵紙/棉棒及時清潔上下層模具，確保無雜質(zhì)殘留。不得使用鑷子等堅(jiān)硬物體觸碰模具，以免造成損壞。

   請注意：用沾有酒精的無塵紙輕輕擦拭石英片，擦拭時候注意從一邊單向擦拭，切勿來回擦拭（來回擦拭擦不干凈，同時容易損傷石英表面鍍金層），擦拭完畢后稍等殘余酒精揮發(fā)或者用干的無塵紙?jiān)俨潦靡槐?，確保模具上下層均干凈清潔之后后再次進(jìn)行下一步操作。

三、連接電源，打開涂覆機(jī)電源開關(guān)

    打開開關(guān)后，左上角電源燈常亮即可，檢查機(jī)器是否完好，預(yù)熱機(jī)器一分鐘左右。

四、光纖夾持方式

1、打開涂覆夾具上蓋和左右兩夾具的上蓋。

2、檢查并確保涂覆夾具和光纖夾具干凈。

3、打開真空吸附控制開關(guān)。

4、先對準(zhǔn)位置，確保光纖剝除部分在涂覆夾具半圓槽中，熔點(diǎn)或者裸纖中心處于出膠口的對應(yīng)位置，然后把光纖放置于真空V型槽中，再次檢查光纖剝出部分的位置。

5、先合上一側(cè)的光纖夾具，此時輕輕拉直光纖，確保光纖處于繃緊狀態(tài)，再合上另一側(cè)夾具。光纖始終應(yīng)處于一條直線，并且都在相應(yīng)的槽中。

6、輕輕合上涂覆夾具，全部扣合完畢，確保光纖在光纖槽中，沒有偏出后，關(guān)閉吸附鍵。

五、注膠

  按下 注 控制按鈕，從上透明石英片觀察膠水走向，直至涂覆膠覆蓋到光纖剝出部分的兩邊，再次按下 注控制按鈕，停止注膠。

半自動注膠模式：不是傳統(tǒng)的手動搖桿控制，也不是全自動定時定量注膠，按鈕控制，長按按鈕開始注膠，松開后注膠停止，根據(jù)實(shí)際需求及光纖長度不同人工控制注膠長度，上層夾具是透明石英玻璃，可以隨時觀察注膠進(jìn)度，到光纖切割端面注膠會停止流動，此時即可松開按鈕停止注膠。

   備注：注膠鍵需要持續(xù)按住，停止按下則注膠停止。

   注膠部分改進(jìn)：

   針對部分進(jìn)口產(chǎn)品注膠管容易堵塞、注膠浪費(fèi)、溢膠嚴(yán)重、固化時間長等缺陷進(jìn)行了重點(diǎn)改進(jìn)。主要優(yōu)點(diǎn)：

   解決注膠管路堵塞問題。

   解決溢膠問題，膠水沿著光纖槽走膠，不大量溢出到玻璃片上，節(jié)省膠水60%左右。

  涂覆環(huán)節(jié)，我們首先需要使用優(yōu)質(zhì)的涂覆膠，然后使用高質(zhì)量的涂覆模具，Zui后及時清潔涂覆后模具上的殘留膠水，即可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的光纖涂覆。

六、固化光纖膠水

   1、按下UV燈控制按鈕，UV燈會持續(xù)亮系統(tǒng)設(shè)定時間后熄滅；固化鍵是一次觸發(fā)，自動走完固化時間，無需長按。

   2、等待10秒后，打開夾具上蓋；

   3、雙手拿住涂覆夾具上蓋兩端，輕輕向上打開；

   4、涂覆后的光纖可能粘在上部或下部石英片上，在這種情況下，雙手拿持光纖兩端，輕輕地施加少許力，使光纖和石英片分離；

   5、觀察涂覆后的光纖是否合格，看其是否光滑，是否有氣泡；

   6、用蘸有酒精的無塵紙擦拭干凈涂覆模塊的上下石英片。

  備注：固化時間顯示下方按鈕為時間調(diào)節(jié)按鈕，單位為：0.1s，PC373等低折射膠水時間約為7s，dsm-950-200等高折射膠水時間約為1s，可根據(jù)固化軟硬需求程度不同進(jìn)行調(diào)節(jié)。

七、額外的保護(hù)（可選）

   向涂覆處涂抹少量704硅橡膠，輕輕推動熱塑管，（熱塑管防止熔接處受損斷裂），這時候再施加熱縮套管就是一個很強(qiáng)勁的物理保護(hù)了，且對光纖的傳輸性能是完全沒有影響的。

   總的來說，當(dāng)前伴隨著5G產(chǎn)業(yè)的興起，光纖傳輸性能的要求越來越高，光纖熔接處理的要求越來越精密，熱縮套管必將被代替，光纖涂覆技術(shù)逐步從科研、高端產(chǎn)品處理等方面向全領(lǐng)域發(fā)展。