光纖基礎知識熔接與故障處理培訓

1、 光纖基礎知識,熔接與故障處理一，光纖基本知識1，光纖的歷史光纖通信是以光作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的通信方式。光纖通信技術是近30年迅猛發(fā)展起來的高新技術，給世界通信技術乃至國民經濟、國防事業(yè)和人民生活帶來了巨大變革。 1966年，英籍華人高錕 (C·K·Kao)預見利用玻璃可以制成衰減為20dBkm的通信光導纖維(簡稱光纖)。當時，世界上最優(yōu)秀的光學玻璃衰減達l000dBkm左右。1970年，美國康寧公司首先研制成衰減為20dBkm 的光纖。從此，光纖就進入了實用化的發(fā)展階段，世界各國紛紛開展光纖通信的研究。高錕，華裔物理學家，生于中國上海，祖籍江蘇金山（今上海市

2、金山區(qū)），擁有英國、美國國籍并持中國香港居民身份，在香港和美國加州山景城兩地居住。高錕為光纖通訊、電機工程專家，華文媒體譽之為“光纖之父”、普世譽之為“光纖通訊之父”（Father of Fiber Optic Communications），曾任香港中文大學校長。2009年，與威拉德·博伊爾和喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學獎。-光纖的主要作用是引導光在光纖內沿直線或彎曲的途徑傳播。為了實現(xiàn)長距離的光纖通信，必須減小光纖的衰減。C·K·Kao 早就指出降低玻璃內的過渡金屬雜質離子是降低光纖衰減的主要因素。另一方面，玻璃內的OH離子對衰減

3、也有嚴重的影響。到了 1976年，人們設法降低OH含量后發(fā)現(xiàn)低衰減的長波長窗口有：1.31m、1.55m。1980年，光纖衰減已降低到 0.2dBkm (1.55m)，接近理論值。這樣，使得進行長距離的光纖通信成為可能。與此同時，為促進光纖通信系統(tǒng)的實用化，人們又及時地開發(fā)出適用于長波長的光源、激光器、發(fā)光管、光檢測器。應運而生的光纖成纜。光無源器件和性能測試及工程應用儀表等技術日臻成熟。這都為光纖光纜作為新的通信傳輸媒介奠定了良好的基礎。1976年，美國西屋電氣公司在亞特蘭大成功地進行了世界上第一個 44.736Mbits 且傳輸110km 的光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場實驗，使光纖通信向實用化邁出了

4、第一步。 歷經近20年突飛猛進的發(fā)展，光纖通信速率由1978年的45Mbits 提高到目前的40Gbits。- 我國自70年代初就開始了光纖通信技術的研究。1977年，武漢郵電研究院研制成功中國第一根階躍折射率分布的、波長為 0.85m多模光纖。后來又研制成單模光纖和特殊光纖以及光通信設備。現(xiàn)在，我國光纖通信產業(yè)已初具規(guī)模，能夠生產光纖光纜、光電器件、光端機及其他工程應用方面的配套儀表器件等。由此可見，中國已具有大力發(fā)展光纖通信的綜合實力。2. 光纖通信使用波段-光波與無線電波相似，也是一種電磁波，只是它的頻率比無線電波的頻率高得多。紅外線、可見光和紫外線均屬于光波的范疇。圖1-1下圖所示為電

5、磁波波譜圖。可見光是人眼能看見的光，其波長范圍為0.39至0.76。紅外線是人眼能看不見的光，其波長范圍為 0.76至300。 一般分為：近紅外區(qū)， 其波長范圍為0.76至15；中紅外區(qū)，其波長范圍為15至25；遠紅外區(qū)，其波長范圍為25至300。 光纖通信使用波段-目前光纖通信所用光波的波長范圍為=0.82.0，屬于電磁波譜中的近紅外區(qū)。其中0.81.0稱為短波長段，1.02.0稱為長波長段。目前光纖通信使用的波長有四個：0.85、1.31、1.49, 1.55。3，光纖中的射線光學理論-光波長很短，但相對光纖的幾何尺寸要大得多，因此從射線光學理論的觀點出發(fā)，研究光纖中的光射線，可以直觀認識

6、光在光纖中的傳播機理和一些必要的概念。本節(jié)用射線光學理論對階躍型及漸變型多模光纖的傳輸特性進行分析。射線光學的基本關系式是有關其反射和折射的菲涅耳（Fresnel)定律。首先，我們來看光在分層介質中的傳播，如圖2-3所示。圖中介質1的折射率為,介質2的折射率為，設 。當光線以較小的角入射到介質界面時，部分光進入介質2并產生折射，部分光被反射。它們之間的相對強度取決于兩種介質的折射率。由菲涅耳定律可知反射定律(2-1)折射定律(2-2)在時，逐漸增大，進入介質2的折射光線進一步趨向界面，直到趨于。此時，進入介質2的光強顯著減小并趨于零，而反射光強接近于入射光強。當 極限值時，相應的角定義為臨界角

7、 。由于,所以臨界角 （2-3）4，光纖的分類 -根據折射率在橫截面上的分布形狀劃分時，有階躍型光纖和漸變型 (梯度型) 光纖兩種。階躍型光纖在纖芯和包層交界處的折射率呈階梯形突變，纖芯的折射率n1和包層的折射率n2是均勻常數。漸變型光纖纖芯的折射率nl隨著半徑的增加而按一定規(guī)律(如平方律、雙正割曲線等) 逐漸減少，到纖芯與包層交界處為包層折射率n2，纖芯的折射率不是均勻常數。-根據光纖中傳輸模式的多少，可分為單模光纖和多模光纖兩類。單模光纖只傳輸一種模式，纖芯直徑較細，通常在4m10m 范圍內。而多模光纖可傳輸多種模式，纖芯直徑較粗，典型尺寸為50m左右。例：50/125，62.5

8、/125,9/125-按制造光纖所使用的材料分，有石英系列、塑料包層石英纖芯、多組分玻璃纖維、全塑光纖等四種。光通信中主要用石英光纖，以后所說的光纖也主要是指石英光纖。5, 光纖的色散-由于光纖中所傳信號的不同頻率成分， 或信號能量的各種模式成分，在傳輸過程中，因群速度不同互相散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理現(xiàn)象稱為色散。光纖色散的存在使傳輸的信號脈沖畸變，從而限制了光纖的傳輸容量和傳輸帶寬。從機理上說，光纖色散分為材料色散， 波導色散和模式色散。 前兩種色散由于信號不是單一頻率所引起，后一種色散由于信號不是單一模式所引起。光纖色散 6， 光合波器，光分波器，分路器-光合波器和光分波

9、器是用于波分復用等傳輸方式中的無源光器件。可將不同波長的多個光信號合并在一起混合到一根光纖中傳輸，或者反過來說，將從一根光纖傳輸來的不同波長的復合光信號，按不同光波長分開。前者稱為合波器，后者稱為光分波器。光合波器和光分波器可分為衍射光柵型，棱鏡型,波導型等幾種類型。 光分路器分為拉錐型與平面波導型，衰減： 3.5+3.5+3.5+3.5.7， 摻鉺光纖放大器 目前已實現(xiàn)的用于光纖通信的光放大器有半導體激光放大器，利用受激拉曼散射和受激布里淵散射的非線性光纖放大器和摻雜光纖放大器。 綜合比較這三種光放大器的增益、耦合損耗、噪聲及穩(wěn)定性指標，摻雜光纖放大器性能最為優(yōu)良，所以摻鉺光纖放大器在光纖通

10、信中起著十分重要的作用。 摻鉺光纖的激光特性和摻鉺光纖放大器的工作原理 摻鉺光纖是一種向常規(guī)傳輸光纖的石英玻璃基質中摻入微量鉺元素的特種光纖，它是一種主動光纖，如圖5-1所示。 摻入鉺元素的目的是， 促成被動的傳輸光纖轉變?yōu)榫哂蟹糯竽芰Φ闹鲃庸饫w。由此可知，這種光纖的新特性-激光特性、光放大特性等與鉺離子的性質密切相關。 8，常用知識我們現(xiàn)在常用光波長是1310，1490，1550納米波長的光。 1550，1490納米的光對光纖彎曲敏感，維修時要注意。 尾纖頭：FC/APC（黃色），F(xiàn)C/PC（黑色），SC/APC（草綠色），SC/PC（藍色），LC，ST 桔色尾纖 標示/事物 數據業(yè)務普遍采

11、用PC頭，而廣電普遍采用APC頭二，熔接1，熔接機 常用的有280，280G，300T DVP，注意V形槽的清潔，電極棒的除雜，放電電流的大?。ɡ肨EST鍵）2，切割刀高度調整，位置調整，切割面更換，切割刀導軌內有很細的滾珠，沾灰影響導軌，因此要保持清潔。當推動導軌有抖動感時就很不容易切好了。3，熔接順序藍 桔 綠 棕 灰 白（本）紅 黑 黃 紫 青 粉（粉，青）最遠的排在前面，例如24芯光纖一條線去6個點 藍束始終對接 1234注意事項 分路器位置尾纖不能留長，光纜剪裁一般長，便于盤線。小區(qū)規(guī)劃時光纜不能太集中。光纜要壓緊，不能墊粗東西，差一點最好纏膠布。三，光纜故障處理1，OTDR的原理

12、與使用目前現(xiàn)狀 OTDR（光時域反射儀）主流品牌國產有中電34所的FS790、中電41所的AV6416，OPWILL的OTP6123，RQ-OTDR2000等，還有OT8600和OT8800。進口有日本安立MT9090A、日本橫河AQ1200，加拿大EXFO，美國JDSU.國產OTDR的測試距離及測試精度已大大提高，在光纖到戶FTTH驗收測試中得到廣泛使用。工作原理 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

13、用信息由OTDR的探測器來測量， 從發(fā)射信號到返回信號所用的時間，再根據光在玻璃中的速度，就可以計算出距離。以下的公式就說明了OTDR是如何測量距離的。d=ct/2n在這個公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。因為光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以為了精確地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率n（IOR）。IOR是由光纖生產商來標明。OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導致的衰減

14、（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小。 作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進行長距離的測試。而作為高衰減的1310nmOTDR的測試距離就必然受到限制 OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。這個過程會重復地進行，然后將這些結果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內信號的強弱。盲區(qū)概念 事件盲區(qū) 事件盲區(qū)是 Fresnel 反射后 OTDR 可在其中檢測到另一個事件的最小距離。換而言之，是兩個反射事件之間所需的最小光纖長度。仍然以之前提到的開車為例

15、，當您的眼睛由于對面車的強光刺激睜不開時，過幾秒種后，您會發(fā)現(xiàn)路上有物體，但您不能正確識別它。轉過頭來說 OTDR，可以檢測到連續(xù)事件，但不能測量出損耗（如圖 4 所示）。OTDR 合并連續(xù)事件，并對所有合并的事件返回一個全局反射和損耗。為了建立規(guī)格，最通用的業(yè)界方法是測量反射峰的每一側 -1.5 dB 處之間的距離（見圖 5）。還可以使用另外一個方法，即測量從事件開始直到反射級別從其峰值下降到 -1.5 dB 處的距離。該方法返回一個更長的盲區(qū)，制造商較少使用。 使得 OTDR 的事件盲區(qū)盡可能短是非常重要的，這樣才可以在鏈路上檢測相距很近的事件。例如，在建筑物網絡中的測試要求 OTDR 的

16、事件盲區(qū)很短，因為連接各種數據中心的光纖跳線非常短。如果盲區(qū)過長，一些連接器可能會被漏掉，技術人員無法識別它們，這使得定位潛在問題的工作更加困難。衰減盲區(qū) 衰減盲區(qū)是 Fresnel 反射之后，OTDR 能在其中精確測量連續(xù)事件損耗的最小距離。還使用以上例子，經過較長時間后，您的眼睛充分恢復，能夠識別并分析路上可能的物體的屬性。如圖 6 所示，檢測器有足夠的時間恢復，以使得其能夠檢測和測量連續(xù)事件損耗。所需的最小距離是從發(fā)生反射事件時開始，直到反射降低到光纖的背向散射級別的 0.5 dB，如圖 7 所示。盲區(qū)的重要性 短衰減盲區(qū)使得 OTDR 不僅可以檢測連續(xù)事件，還能夠返回相距很近的事件損耗

17、。例如，可以得知網絡內短光纖跳線的損耗，這可以幫助技術人員清楚了解鏈路內的情況。盲區(qū)也受其他因素影響：脈沖寬度。規(guī)格使用最短脈沖寬度是為了提供最短盲區(qū)。但是，盲區(qū)并不總是長度相同，隨著脈沖變寬，盲區(qū)也會拉伸。使用最長的可能的脈沖寬帶會導致特別長的盲區(qū)，然而這有不同的用途，下文會提到。動態(tài)范圍 動態(tài)范圍是一個重要的 OTDR 參數。此參數揭示了從 OTDR 端口的背向散射級別下降到特定噪聲級別時 OTDR 所能分析的最大光損耗。換句話說，這是最長的脈沖所能到達的最大 光纖長度。因此，動態(tài)范圍（單位為 dB）越大，所能到達的距離越長。顯然，最大距離在不同的應用場合是不同的，因為被測鏈路的損耗不同。連接器、熔接和分光器也是降低 OTDR 最大長度的因素。 2,測試要領 合理選擇測試距離，脈沖寬度，脈沖寬測試距離遠顯示粗略，脈沖窄測試距離近，顯示精細。 根據故障情況變換波長1310，1550 這樣可以確定是熔接損耗還是光纜受傷。受傷不太嚴重的1550打不過去或衰減大，往往1310可以打過去，這樣更便于分析故障。典型案例：去年桃花源汽槍把光纜打傷。 注意端口為