高質(zhì)量的光纖熔接和精確的熔接損耗在線測試_一_

1、121Intelligent Building & City Information 2006 6 No. 115光纖熔接機(jī)是用于對(duì)光纖進(jìn)行低損耗、低反射連接以及確保光纖接頭在未來使用中長期穩(wěn)定的設(shè)備。光纖熔接機(jī)的使用者對(duì)熔接機(jī)的要求是:快速、廉價(jià)的光纖端面準(zhǔn)備;無需調(diào)節(jié)任何參數(shù)的全自動(dòng)熔接操作;精確的光纖接頭損耗現(xiàn)場測試。本文展示的是怎樣通過先進(jìn)的測量技術(shù)達(dá)到以上的要求以及具體在光纖熔接機(jī)上的應(yīng)用,描述了熔接損耗的降低以及其測量精度的提高,同時(shí)也討論了通過技術(shù)改進(jìn),避免現(xiàn)場熔接時(shí)對(duì)熔接損耗采用估計(jì)的方式。光纖熔接機(jī)設(shè)備優(yōu)化以后,使用者可以做到:通過精確的光纖切割角度測量以及自動(dòng)調(diào)節(jié)光

2、纖推進(jìn),補(bǔ)償不好的光纖端面;結(jié)果是有60%的光纖熔接損耗通過最小化高損耗(>0.1dB的部分得到改進(jìn)的熔接;自動(dòng)探測光纖類型;提高熔接損耗測量精度(在線測量損耗真實(shí)損耗,從0.030dB 降低到0.018dB。1介紹通過熔接的方式連接光纖,需要有幾個(gè)步驟。以下將簡要介紹一下各個(gè)步驟:用剝離工具去除光纖涂覆層;用專用光纖切割刀制備光纖端面;將光纖放入光纖熔接機(jī)(見圖1,由熔 接機(jī)完成光纖對(duì)準(zhǔn);通過電極放電產(chǎn)生電弧熔接光纖;分析接頭損耗;保護(hù)和存儲(chǔ)光纖接頭。首先,需要準(zhǔn)備光纖。采用專業(yè)剝離工具去【摘要】本文的主要內(nèi)容是基于康寧光纜系統(tǒng)Bert Zamzow、GervinRuegenberg、

3、MartyAnderson 和HelmarKrupp的論文“高質(zhì)量光纖熔接和顯著改善熔接損耗測試精度”。高質(zhì)量的光纖熔接和精確的熔接損耗在線測試(一康寧光纜系統(tǒng)(上海有限公司袁楓譯康寧光纜系統(tǒng)(上海有限公司田豐校 Products & Application除光纖涂層,同時(shí)用酒精清潔光纖。然后是制備光纖端面,用精準(zhǔn)的光纖切割刀制備垂直、鏡面的光纖端面。光纖放入光纖熔接機(jī)以后,以下的步驟基本上都是自動(dòng)進(jìn)行。通過光纖纖芯對(duì)準(zhǔn)確定光纖的位置,然后電極放電熔接光纖,最后是評(píng)估光纖熔接損耗?？雌饋砣劢庸饫w是一件比較容易的事情,但實(shí)際上要想獲得很小熔接損耗的光纖接頭,還是有很多因素需要考慮。以下將

4、有進(jìn)一步的討論。隨著時(shí)間的推移、使用次數(shù)的增多,準(zhǔn)備光纖的工具會(huì)逐漸有一些磨損,這將引起準(zhǔn)備光纖的質(zhì)量下降,導(dǎo)致壞的光纖端面和很差的熔接效果。為了避免不必要的停工時(shí)間,操作人員需要特地花時(shí)間來維護(hù)光纖切割刀等工具。同樣,在熔接前操作人員需要了解熔接光纖的類型,以便選擇具體的熔接程序。然而,光纜內(nèi)光纖類型信息可能并不充分,為了避免嘗試甄別正確的光纖參數(shù),操作人員需要能在施工現(xiàn)場探測需熔接的光纖類型。最后,操作人員離開施工現(xiàn)場的時(shí)候必須確保光纖熔接損耗在可接受的范圍以內(nèi)。許多熔接機(jī)都提供估計(jì)的光纖熔接損耗;然而,這種估計(jì)值通常只有在接頭熔接實(shí)際很好的情況下才比較準(zhǔn)確。操作人員需要可信賴的、能實(shí)際分

5、辨是好熔接還是壞熔接的熔接損耗評(píng)估。下面本文將談到光纖對(duì)準(zhǔn)的基本方式。相關(guān)的技術(shù)和應(yīng)用將被介紹,這將對(duì)以上提到的問題有很好的解決方案。在“技術(shù)和應(yīng)用”部分中,首先將介紹本地光注入和功率法測試熔接損耗的基本原理。然后,將解釋相關(guān)的測量方法。在下面一節(jié)將展示這些技術(shù)的應(yīng)用。最后,將介紹對(duì)于具體施工中,使用人員通過技術(shù)改進(jìn)得到哪些好處。所有的技術(shù)改進(jìn)都要得益于光纖熔接機(jī)配備的雙攝像頭的視頻系統(tǒng)、非常精確的三維光纖對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和LID(本地光注入和探測系統(tǒng)。2光纖對(duì)準(zhǔn)的基本方式目前市面上所有不同的熔接控制系統(tǒng)均基于三種最重要的技術(shù):LID系統(tǒng)(本地光注入和探測、CDS(纖芯探測系統(tǒng)和PAS(側(cè)像投影對(duì)準(zhǔn)系

6、統(tǒng)。3LID系統(tǒng)LID-System TM(即本地光注入和探測系統(tǒng)通過光注入進(jìn)行檢測,這樣以來就能提供如下的特性:高精度的光纖纖芯對(duì)準(zhǔn);自動(dòng)熔接時(shí)間控制AFC T M;真實(shí)熔接損耗的測試(功率法測試;近場掃描自動(dòng)進(jìn)行光纖類型識(shí)別。將1300nm波長的光通過左端的彎曲耦合發(fā)射器注入到光纖,在熔接點(diǎn)右端的彎曲耦合接收器接收(見圖2。LID-System TM適用于所有外徑為250m的商用光纖,如果采用尾纖耦合器該 系統(tǒng)也可進(jìn)行緊套尾纖的熔接。 熔接過程中A F C T M系統(tǒng)不斷地評(píng)估注入光的功率,當(dāng)兩端纖芯耦合對(duì)準(zhǔn)最好、即檢測端功率最大時(shí),AFC TM自動(dòng)中止熔接程序。將所有可能的影響因素如:光

7、纖特性、電極情況和不斷變化的環(huán)境(如濕度、海拔和溫度等情況都納入考慮,這樣每個(gè)單獨(dú)的熔接才能獲得最低的熔接損耗(見圖3。圖3自動(dòng)熔接時(shí)間控制AFC122智能建筑與城市信息2006年第6期總第115期123Intelligent Building & City Information 2006 6 No. 115為保證真正精確的芯對(duì)芯光纖對(duì)準(zhǔn),光纖需要在X 軸、Y 軸方向上移動(dòng)調(diào)整位置,以獲得最大傳輸功率。只有通過這種方式才能確保得到最精確的芯對(duì)芯光纖對(duì)準(zhǔn)。該方法過程簡便,也非常有效,不需要復(fù)雜、精密的光學(xué)系統(tǒng)和任何形式的環(huán)境傳感器。4纖芯探測系統(tǒng)CDS類似于LID -System T

8、M ,CDS T M 系統(tǒng)也是通過高精度的三維光纖纖芯對(duì)準(zhǔn)來保證最低的熔接損耗。不像LID -System T M 通過光注入進(jìn)行檢測,C D S T M 系統(tǒng)是通過在熔接過程中分析熔接區(qū)光纖纖芯的位置和形態(tài)的原理來進(jìn)行熔接的。通過一個(gè)簡短的電弧照亮光纖。由于摻雜的不同,光纖纖芯的亮度比光纖包層高得多。從X 軸和Y 軸兩個(gè)方向的攝像機(jī)獲得精確的熔接區(qū)圖像、熔接機(jī)的微處理器分析圖像,得到光纖幾何尺寸的數(shù)據(jù)。這樣就能定義兩端待熔接光纖三維形態(tài)的情況,光纖的纖芯對(duì)準(zhǔn)就是基于這些信息(見圖4。如果光纖本身纖芯同心度較差導(dǎo)致一定的對(duì)準(zhǔn)偏差,相應(yīng)的引導(dǎo)程序能抵消自動(dòng)定心效應(yīng)的影響。熔接損耗評(píng)估時(shí),光纖纖芯

9、對(duì)準(zhǔn)后的光纖偏差因素也在整個(gè)損耗評(píng)估計(jì)算中進(jìn)行了考慮,優(yōu)化了顯示損耗值和真實(shí)損耗值之間的差別。5L -PAS TM 側(cè)像投影對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)側(cè)像投影對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)評(píng)估光纖端面的圖像,該圖像是由同時(shí)設(shè)置在X 、Y 軸兩個(gè)光路上的兩套攝像機(jī)提供。將圖像數(shù)字化供分析,得到光纖位置、端面情況和污染物情況的信息。L -P A S T M 側(cè)像投影對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用光纖端面的輪廓對(duì)比度進(jìn)行光纖對(duì)準(zhǔn)的控制。該輪廓包含了所有的光纖影像信息,包括光纖中央的影像、可能的損傷、光纖的偏移以及微小的污染物(見圖5。采用交互關(guān)聯(lián)的方法就可能將光纖位置通過影像輪廓的方式計(jì)算得更精確。舉例來說,圖像顯示的是兩條柱狀的視頻,然后需要將兩端的影像輪廓疊加,采用交互關(guān)聯(lián)的方法定義