王建新

摘 要：本文以單模光纖為例，介紹光纖通訊的工作原理和光纖在施工中的應用，包括光纖的安裝，OTDR檢測，熔接，，以及在光纖施工中應該注意的問題。

關鍵詞：光纖通信;OTDR檢測;光纖熔接;光纖施工

1、概述

光纖通信是現(xiàn)代通信網的主要傳輸手段，是推動整個通信網絡發(fā)展的基本動力之一，是現(xiàn)代電信網絡的基礎，光纖通信的發(fā)展依賴于光纖通信技術的進步。目前，光纖通信技術已有了長足的發(fā)展，新技術也不斷涌現(xiàn)，進而大幅度提高了通信能力，并且光纖應用于工業(yè)領域的技術越來越成熟。根據纖芯直徑的大小，傳輸信號的模式的不同，光纖分為單模光纖和多模光纖，單模光纖由于具有工作頻帶寬，傳送的信號頻率高，傳輸距離遠，抗干擾能力強等特點而廣泛應用工業(yè)生產領域。

2、光纖通訊的基本原理

光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息，而以光纖作為傳輸介質實現(xiàn)信息傳輸，達到通信目的的一種最新通信技術。通信的發(fā)展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程，光頻作為載頻已達通信載波的上限，因為光是一種頻率極高的電磁波 ，因此用光作為載波進行通信容量極大，是以往通信方式的千百倍。

光纖作為傳輸媒介時，在兩端都要進行光信號與電信號之間的轉換。光通信系統(tǒng)的組成主要有光源、光纖、光檢測器。 發(fā)端的光源在電信號的作用下，發(fā)出與之時應的光信號，完成電/光轉換的任務。常用的光源有半導體激光二極管和半導體發(fā)光二極管。 接收端收到從發(fā)端經過光纖送來的光載波時，首先由光檢測器把收到的光信號轉換成對應的電信號，再經過放大均衡，還原成所需要的電信號。

3、光纖通訊的施工

光纖在實際應用中以光纜的形式使用。與普通儀表電纜相比較，光纜具有重量輕，纖芯極細，易斷裂，并且在光纜的鋪設過程中，不同的鋪設工藝對光信號的影響是比較顯著的。光纜中的光纖一旦受到拉力的作用就會引起應變，首先導致色散的增加，接著就會引起附加衰減。

一、光纜的敷設安裝

在實際工程中，根據不同的型號、規(guī)格和材質，光纜的鋪設一般有架空和直埋兩種形式。光纜在地下敷設時，應敷設在保護管內，保護管和電纜井的布置和施工應符合設計文件的規(guī)定，且應由土建專業(yè)完成。光纜敷設前，應對保護管和電纜井內進行清理，達到清潔暢通。在道路狹窄操作空間小的時候，宜采用人工抬放敷設光纜。敷設時不允許光纜在地上拖拉，也不得出現(xiàn)急彎、扭轉、浪涌或牽引過緊等現(xiàn)象。光纜敷設完畢后，應及時檢查光纜的外護套，如有破損等缺陷應立即修復;并測試其對地絕緣電阻。直埋光纜的接頭處、拐彎點或預留長度處以及與其他地下管線交越處，應設置標志，以便今后維護檢修。標志可以專制標石，也可利用光纜路由附近的永久性建筑的特定部位，測量出距直埋光纜的相關距離，在有關圖紙上記錄，作為今后查考資料。架空敷設光纜在空中從電線桿到電線桿敷設，架空光纜可用鍍鋅鋼絞線作懸掛光纜的吊線。吊線與光纜要良好接地，要有防雷、防電措施，并有防震、防風的機械性能。架空吊線與電力線的水平與垂直距離要2m以上，離地面最小高度為5m，離房頂最小距離為1.5m。架空光纜的掛式有3種：吊線托掛式、吊線纏繞式與自承式。自承式不用鋼絞吊線，光纜下垂，承受風荷力較差，因此常用吊掛式。由于光纜的卷盤長度比電纜長得多，長度可能達幾千米，故受到允許的額定拉力和彎曲半徑的限制，在施工中特別注意不能猛拉和發(fā)生扭結現(xiàn)象。一般光纜可允許的拉力約為150～200kg，光纜轉彎時彎曲半徑應大于或等于光纜外徑的10～15倍，施工布放時彎曲半徑應大于或等于20倍。為了避免由于光纜放置于路段中間，離電桿約20m處，向兩反方向架設，先架設前半卷，再把后半卷光纜從盤上放下來，按“8”字型方式放在地上，然后布放。

二.光纜的OTDR測試

光纜敷設完畢后需要對其進行相應的測試，以檢測光纜敷設導致的信號衰減是否符合通訊的要求，以及在施工過程中是否對纖芯造成了損傷。通常的光纖檢測為OTDR測試。OTDR的英文全稱是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思為光時域反射儀。OTDR是利用光線在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所產生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表，它被廣泛應用于光纜線路的維護、施工之中，可進行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。OTDR測試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內，然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。當光脈沖在光纖內傳輸時，會由于光纖本身的性質，連接器，接合點，彎曲或其它類似的事件而產生散射，反射。其中一部分的散射和反射就會返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探測器來測量，它們就作為光纖內不同位置上的時間或曲線片斷。從發(fā)射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質中的速度，就可以計算出距離。通常情況下OTDR測試儀發(fā)射的光波波長為1310nm和1550nm。

以M200型OTDR測試儀為例，測試結果如下圖所示：

M200 型OTDR測試儀能夠顯示光纖類型，光波在光纖內的折射率（光波在光纖內的傳播速度低于光在真空或空氣中的傳播速度），光纜的長度，以及OTDR測試儀發(fā)出的光波在光纖傳輸過程中的衰減。

三、光纖的熔接以及接頭處衰減的測試

光纜一經定購，其光纖自身的傳輸損耗也基本確定，而光纖接頭處的熔接損耗則與光纖的本身及現(xiàn)場施工有關。努力降低光纖接頭處的熔接損耗，則可增大光纖中繼放大傳輸距離和提高光纖鏈路的衰減裕量。

影響光纖熔接損耗的因素較多，大體可分為光纖本征因素和非本征因素兩類。

光纖本征因素是指光纖自身因素，主要有四點。

（1）光纖模場直徑不一致;

（2）兩根光纖芯徑失配;

（3）纖芯截面不圓;

（4）纖芯與包層同心度不佳。

影響光纖接續(xù)損耗的非本征因素即接續(xù)技術。

（1）軸心錯位：單模光纖纖芯很細，兩根對接光纖軸心錯位會影響接續(xù)損耗。當錯位? ? ? ?1.2μm時，接續(xù)損耗達0.5dB。

（2）軸心傾斜：當光纖斷面傾斜1°時，約產生0.6dB的接續(xù)損耗，如果要求接續(xù)損耗≤0.1dB，則單模光纖的傾角應為≤0.3°。

（3）端面分離：活動連接器的連接不好，很容易產生端面分離，造成連接損耗較大。當熔接機放電電壓較低時，也容易產生端面分離，此情況一般在有拉力測試功能的熔接機中可以發(fā)現(xiàn)。

（4）端面質量：光纖端面的平整度差時也會產生損耗，甚至氣泡。

（5）接續(xù)點附近光纖物理變形：光纜在架設過程中的拉伸變形，接續(xù)盒中夾固光纜壓力太大等，都會對接續(xù)損耗有影響，甚至熔接幾次都不能改善。

其他因素的影響。

接續(xù)人員操作水平、操作步驟、盤纖工藝水平、熔接機中電極清潔程度、熔接參數(shù)設置、工作環(huán)境清潔程度等均會影響到熔接損耗的值。

光纖熔接嚴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、材料應保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準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。熔接前，首先要準備好剝纖鉗、切刀、熔接機、熱縮套管、酒精棉等必要操作設備、工具和必需材料，查看熔接機電源是否充裕夠用，各種材料是否齊全等，然后把要熔接的光纖外護套、鋼絲等視盤纖長度去除，查找出需要熔接的相對應的光纖，在做好前期充分準備工作的前提下，按照制備端面、熔接光纖、盤纖整理、質量檢查四個步驟逐一進行。

熔接機的功能就是把兩根光纖熔接到一起，所以正確使用熔接機也是降低光纖接續(xù)損耗的重要措施。根據光纖類型正確合理地設置熔接參數(shù)、預放電電流、時間及主放電電流、主放電時間等，并且在使用中和使用后及時去除熔接機中的灰塵，特別是夾具、各鏡面和v型槽內的粉塵和光纖碎末的去除。每次使用前應使熔接機在熔接環(huán)境中放置至少十五分鐘，特別是在放置與使用環(huán)境差別較大的地方（如冬天的室內與室外），根據當時的氣壓、溫度、濕度等環(huán)境情況，重新設置熔接機的放電電壓及放電位置，以及使v型槽驅動器復位等調整。

光纖熔接完畢后，需要使用OTDR測試儀檢查熔接點的衰減值，具體方法參見光纖安裝完畢后的OTDR測試方法。

光纖熔接和測試完畢后要進行盤纖操作。正確的盤纖方法，不僅可以避免因擠壓造成的斷纖現(xiàn)象，使光纖布局合理、附加損耗小，能夠經得住時間和惡劣環(huán)境的考驗，而且有利于以后的檢查維修。盤纖時，一般沿松套管或光纜分歧方向為單元進行，每熔接和熱縮完一個或幾個松套管內的光纖、或一個分支方向光纜內的光纖后，盤纖一次，避免光纖松套管間或不同分支光纜間光纖的混亂，使之布局恰當、易盤、易拆、易維護。也可以預留盤中熱縮管安放單元為單位盤纖，根據接續(xù)盒內預留盤中某一小安放區(qū)域內能夠安放的熱縮管數(shù)目進行，依此避免由于安放位置不同而造成的同一束光纖參差不齊、難以盤纖和固定，甚至出現(xiàn)急彎、小圈等現(xiàn)象。

4、光纖施工中的注意問題

由于光纖通訊系統(tǒng)具有通訊工作頻帶寬，速率高，并且光纜的安裝和熔接工藝對于光纖的衰減影響比較大，所以在系統(tǒng)施工中應該注意以下問題.

一、不允許超過各種類型光纜的拉力強度。如果在敷設光纜時違反了彎曲半徑和抗拉強度的規(guī)定，則會引起光纜內光纖纖芯的石英玻璃斷裂，致使光纜不能使用。

二、光纖熔接時要求連接處的接觸面光滑平整，而且要求兩端光纖的接觸端中心完全對準，其偏差極小，因此技術要求較高，要求有較高新技術的接續(xù)設備和相應的技術力量，否則將使光纖產生較大的衰減而影響通信質量。

三、光纖熔接后必須進行接點光衰減的OTDR測試。確認衰減在工程規(guī)范規(guī)定的范圍內進行接頭的封裝，注意防水，防污染處理，提高光纖通訊系統(tǒng)的可靠性。

本文對光纖通訊原理和施工過程中的注意事項進行了論述，其中的一些內容是筆者在工作中的心得和總結，還懇請各位同事和專家指正。在以后的工作中，筆者將不斷的學習總結，以便提高個人工作能力和施工水平，更好的為公司的發(fā)展貢獻自己的力量。