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1、 实验一 光缆的结构与光纤的焊接一、实验目的1、了解光缆的结构；2、了解光缆的连接工艺；光纤的焊接工艺；3、了解与光纤的焊接损耗有关因素；进行光纤焊接操作；二、实验原理 1、光缆的结构与分类 （1）、根据芯数选择不同型号的光缆 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。 用户可根据线路情况提出相应的要求，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（比层绞式光缆的价格便宜15左右）；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。它的最大优点是易于分叉，既光缆部分光纤需分别使用时，不必将整个光缆开断，只
2、要将需分叉的光纤开断即可，这对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。县级光缆一般选用束管式和层续式两种即可。 （2）、按照用途选购相应的光缆 根据不同用途光缆可分架空光缆、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、防温度特性好、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 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
3、厂家提出要求，确保光缆使用稳定、可靠。 （3）、要了解、考察光缆使用的材料及生产工艺 光缆材料的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，0.01dB/km 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，要求1310nm平均损耗0.34dB/km，1550nm平均损耗 0.2dB/km，所以应选进口优质纤芯，目前进口
4、优质纤芯有美国康宁，英国英康，德国西康等。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。所以也应先用进口的，目前光纤油膏在世界较为优质的有：日本SYNCOFX405、美国400N系列等。护套材料对光缆的长期可靠性具有相当重要的作用，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，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
5、（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*10-4）、耐化学腐蚀好、加工特性好、磨擦系数小等优点。用PBT材料做光纤套管，使光纤束管单元具有良好的耐压和温度特性。在耐水解要求比较高的地方，为保证光缆的长寿命，必须使用抗水的PBT材料。 光缆的关键工艺主要是余长控制及控制氢损影响两个方面。光纤二次套塑工艺中最关键的是余长控制，余长的大小与束管的中心距及综合节距有关，束管中的光纤要比束管的长度稍长一些，不同的光缆结构，光纤在束管中的余长也不一样，优质的光缆在其制造工艺和控制测量方面有独特手段，确保其二次套塑的余长值和余长均匀性得到很好控制。当光缆处在极高
6、的氢分子环境，或者光缆材料在光缆制造、存放和运行过程中不断析出氢气，这些氢分子逐渐由光纤外围向光纤芯区扩散，容易出现氢损。氢损导致光纤损耗增加，严重者会加速光纤的静态疲劳，最终使光纤断裂，缩短光纤的使用寿命。光纤油膏的低温，会引起低温附加损耗增加，析氢量高会导致光纤损耗随时间推移而逐渐增加氢损。优质的光缆厂家在选用材料及工艺上能很好控制氢损，并能在光缆出厂前测出光缆光谱损耗特性，即可预测光缆衰减随时间变化的特性，确保光缆的长寿命。 为了便于施工，厂家应采用光缆纵向排列方法生产，并在生产中建立相应的工艺文件，在文件绕盘上标明序号，以方便施工中按顺序编号敷设，熔接时最大限度的保持光纤模块直径的一致
7、性，可大大降低熔接损耗。 综上所述，选购光缆较为复杂，不能简单地以几芯价格多少来比较，而应根据光缆的结构形式、原材料选用、生产工艺及技术指标来综合考虑。2、影响光纤连接损耗的因素光纤连接时，由于光纤纤芯直径、数值孔径、折射率分布的差异以及横向错位、角度倾斜、端面间隙、端面形状、端面光洁度等因素的影响，都会产生连接损耗。21. 纤芯错位损耗 22. 光纤倾斜损耗2.3 光纤端面纵向间隙损耗 其中Z是端面间隙，K=n1/n22.4 光纤端面多次反射（Snell反射）引起的损耗2.5纤芯（或模场）尺寸失配引起的连接损耗2.6 数值孔径失配引起的连接损耗NA1NA2NA1NA2三、实验仪器 光缆开剥工具箱，光纤切割刀，光纤融接机四、实验内容及步骤 1、光缆开剥：认识光缆的结构。 2、光纤的焊接（1）光纤结构与光纤端面的处理（2）光纤的切割，（3）光纤的焊接（4）光纤的热缩套管保护（5）光纤的收容。五、讨论及思考 1、怎样根据具体应用选择光缆？ 2、怎样减小光纤的焊接损耗？ 1
