1、第第1313章章 光缆接续光缆接续教学情境内容和要求教学情境内容和要求光缆接续光缆接续 光缆连接光缆连接光纤连接光纤连接掌握光纤的熔接掌握光纤的熔接和活动连接和活动连接掌握光缆接续掌握光缆接续方法方法第第1313章章 光缆连接光缆连接13.1.3 光纤熔接光纤熔接 光纤熔接是光纤连接方法中使用最广泛的方法。光纤熔接是光纤连接方法中使用最广泛的方法。 常见的为电弧熔接法，即利用电弧放电产生高温，使被连常见的为电弧熔接法，即利用电弧放电产生高温，使被连接的光纤熔化而熔接成为一体。接的光纤熔化而熔接成为一体。 成功的熔接接头在显微镜下观察，找不到任何痕迹，连接成功的熔接接头在显微镜下观察，找不到任何
2、痕迹，连接损耗也很小。损耗也很小。空气放电熔接法是将已经端面处理的待空气放电熔接法是将已经端面处理的待接光纤对准，端面间紧贴放电熔接。这接光纤对准，端面间紧贴放电熔接。这样做，若光纤端面不完善，则很容易产样做，若光纤端面不完善，则很容易产生气泡或纤芯的变形而影响熔接的成功生气泡或纤芯的变形而影响熔接的成功率，增大连接损耗。率，增大连接损耗。19771977年，日本年，日本NTTNTT公公司首先改进成预放电方式，通过预熔司首先改进成预放电方式，通过预熔（0.10.1到到0.30.3秒）将光纤端面的毛刺、残秒）将光纤端面的毛刺、残留物等清除，使端面趋于清洁、平整，留物等清除，使端面趋于清洁、平整，
3、使熔接质量、成功率有了明显提高。使熔接质量、成功率有了明显提高。目前基本采用空气预放电熔接方式。目前基本采用空气预放电熔接方式。（1 1）镍铬丝熔接方式；）镍铬丝熔接方式；（2 2）空气放电熔接方式；）空气放电熔接方式；（3 3） CO2CO2激光器熔接方式；激光器熔接方式；（4 4）火焰加热熔接方式；）火焰加热熔接方式；（5 5）空气预放电熔接方式。）空气预放电熔接方式。单芯光纤熔接机示例单芯光纤熔接机示例多芯光纤熔接机示例多芯光纤熔接机示例日本腾仓日本腾仓50s熔接机熔接机单芯光纤熔接机单芯光纤熔接机主机主机交交/直流适配器直流适配器/充电器充电器精密光纤切割刀精密光纤切割刀刀片使用寿命长
4、刀片使用寿命长48,000 次（次（3种高度，种高度，16个刀面）个刀面）可充电电池可充电电池充电线充电线显示器罩、备用电极棒显示器罩、备用电极棒AC电源线、便携箱、操作手册电源线、便携箱、操作手册熔接速熔接速度度9 9秒，秒，加热时加热时间间3535秒秒2.光纤熔接光纤熔接 光纤熔接分为光纤端光纤熔接分为光纤端面处理，光纤的对准、面处理，光纤的对准、熔接，连接质量评价，熔接，连接质量评价，接头的增强保护四个接头的增强保护四个阶段，对于单芯光纤阶段，对于单芯光纤和带状光纤来说，基和带状光纤来说，基本步骤是一样的，只本步骤是一样的，只是操作的工具可能会是操作的工具可能会有所区别。有所区别。 （1
5、）去除套塑层）去除套塑层 对于松套光纤，用松套切割对于松套光纤，用松套切割钳或刀片，在端头规定长度钳或刀片，在端头规定长度处，做横向旋转切割一周，处，做横向旋转切割一周，然后用手轻轻一折，松套管然后用手轻轻一折，松套管断裂，再从光纤上退下，如断裂，再从光纤上退下，如图图4-5所示。所示。一次去除长度，一般不超过一次去除长度，一般不超过30cm30cm，当需要去除长度长时，当需要去除长度长时，可分段去除，去除时应操作得当，避免损伤光纤。可分段去除，去除时应操作得当，避免损伤光纤。对于套塑偏软的松套管，可用刀片象削铅笔那样轻轻去掉对于套塑偏软的松套管，可用刀片象削铅笔那样轻轻去掉套塑。套塑。施工中
6、，由于光缆开剥并固定于光缆接头盒内，光纤长度施工中，由于光缆开剥并固定于光缆接头盒内，光纤长度已限定，因此去掉松套管务必小心，如损伤光纤，则前功尽已限定，因此去掉松套管务必小心，如损伤光纤，则前功尽弃，又得重新开剥光缆。弃，又得重新开剥光缆。（1）去除套塑层）去除套塑层 对于紧套光纤，用对于紧套光纤，用光纤套塑剥离钳按光纤套塑剥离钳按要求去除要求去除4cm尼龙尼龙层，操作方法如图层，操作方法如图4-6、图、图4-7所示。所示。握光纤的手，注意用力时握光纤的手，注意用力时勿弯曲裸纤勿弯曲裸纤，对于缓冲层包的很紧，对于缓冲层包的很紧的光纤，可分段剥除。注意剥除后根部应平整，把尼龙残留的光纤，可分段
7、剥除。注意剥除后根部应平整，把尼龙残留物去除。物去除。若没有光纤套塑剥离钳要用刀片时，应轻轻剥除，一般以剥若没有光纤套塑剥离钳要用刀片时，应轻轻剥除，一般以剥到缓冲层为宜，以避免裸纤受机械损伤。到缓冲层为宜，以避免裸纤受机械损伤。在正式施工时，尽量不用刀片。在正式施工时，尽量不用刀片。 （2）去除一次涂覆层）去除一次涂覆层一次涂覆层又叫预涂覆层，应去除干净，不留残余物，否则放于光纤熔接一次涂覆层又叫预涂覆层，应去除干净，不留残余物，否则放于光纤熔接机机V V型槽后会影响光纤的准直性。型槽后会影响光纤的准直性。松套光纤在剥除了松套管后的涂层，一般为紫外光固化环氧层和硅树脂涂松套光纤在剥除了松套管
8、后的涂层，一般为紫外光固化环氧层和硅树脂涂层，去除的主要有两种方法：一是用化学溶剂去除，将光纤置于某种化学层，去除的主要有两种方法：一是用化学溶剂去除，将光纤置于某种化学溶剂或专用去除涂层溶剂中，浸泡几至几十秒，取出后用纸轻擦，便可去溶剂或专用去除涂层溶剂中，浸泡几至几十秒，取出后用纸轻擦，便可去除干净；二是用专用的光纤涂层剥离钳（如图除干净；二是用专用的光纤涂层剥离钳（如图4-84-8所示）去除，这种方法所示）去除，这种方法方便迅速。方便迅速。紧套光纤有两种结构，一种是以硅树脂为预涂层，光纤的一次涂覆层、缓冲紧套光纤有两种结构，一种是以硅树脂为预涂层，光纤的一次涂覆层、缓冲层和尼龙套塑粘得很
9、紧，一般在去除套塑层时，基本上也被去除，仅有部分层和尼龙套塑粘得很紧，一般在去除套塑层时，基本上也被去除，仅有部分残留物，用丙酮或者棉球可擦拭干净；残留物，用丙酮或者棉球可擦拭干净；另一种是紫外固化涂覆层，一般去除套塑层后，再用化学溶剂去除一次涂覆另一种是紫外固化涂覆层，一般去除套塑层后，再用化学溶剂去除一次涂覆层便可。层便可。光纤涂覆层的剥除，要掌握平、稳、快三字剥纤法。光纤涂覆层的剥除，要掌握平、稳、快三字剥纤法。“平平”，即持纤要平。，即持纤要平。左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以左手拇指和食指捏紧光纤，使之成水平状，所露长度以5cm为准，余纤在无为准，余纤在无名指、小拇指
10、之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。名指、小拇指之间自然打弯，以增加力度，防止打滑。“稳稳”，即剥纤钳要，即剥纤钳要握得稳。握得稳。“快快”即剥纤要快，光纤垂直放入剥纤钳，然后剥纤钳上方向内倾即剥纤要快，光纤垂直放入剥纤钳，然后剥纤钳上方向内倾斜一定角度，用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向平推出去，斜一定角度，用钳口轻轻卡住光纤，右手随之用力，顺光纤轴向平推出去，整个过程要自然流畅，一气呵成。整个过程要自然流畅，一气呵成。二是将棉花撕成层面平整的扇形二是将棉花撕成层面平整的扇形小块，沾少许酒精（以两指相捏无小块，沾少许酒精（以两指相捏无溢出为宜），折成溢出为宜），折成“V”V”形，夹
11、住形，夹住已剥除涂覆层的光纤，顺光纤轴向已剥除涂覆层的光纤，顺光纤轴向擦拭，力争一次成功，一块棉花使擦拭，力争一次成功，一块棉花使用用2 23 3次后要及时更换，每次要使次后要及时更换，每次要使用棉花的不同部位和层面，这样既用棉花的不同部位和层面，这样既可提高棉花利用率，又防止了裸纤可提高棉花利用率，又防止了裸纤的两次污染。的两次污染。（3）裸纤的清洗）裸纤的清洗 裸纤的清洁，应按下面的两步操作：裸纤的清洁，应按下面的两步操作：一是观察光纤剥一是观察光纤剥除部分的涂覆层除部分的涂覆层是否全部剥除，是否全部剥除，若有残留，应重若有残留，应重新剥除。如有极新剥除。如有极少量不易剥除的少量不易剥除的
12、涂覆层，可用棉涂覆层，可用棉球沾适量酒精，球沾适量酒精，一边浸渍，一边一边浸渍，一边逐步擦除。逐步擦除。 90%90%以上的无水酒精擦拭。以上的无水酒精擦拭。（4 4）切割、制备端面）切割、制备端面光纤切割方法光纤切割方法切割刀的选择切割刀的选择操作规范操作规范谨防端面污染谨防端面污染利用石英玻璃特性，通过利用石英玻璃特性，通过“刻痕刻痕”方法来获得成功方法来获得成功的端面，如图所示，在光的端面，如图所示，在光纤表面用金刚刀刻一条痕，纤表面用金刚刀刻一条痕，然后按一定的半径施加张然后按一定的半径施加张力，由于玻璃的脆性，在力，由于玻璃的脆性，在张力下获得平滑的端面。张力下获得平滑的端面。 根据
13、根据“刻痕刻痕断裂断裂”切割光切割光纤的原理制作切割刀。目前纤的原理制作切割刀。目前工程施工中的切割刀有两种：工程施工中的切割刀有两种：一种是当光纤被两根夹具固一种是当光纤被两根夹具固定时，先给光纤施加张力，定时，先给光纤施加张力，然后利用金刚石刀片对裸纤然后利用金刚石刀片对裸纤刻痕，通过施加张力和弯曲刻痕，通过施加张力和弯曲力，使光纤断裂。另一种是力，使光纤断裂。另一种是先将裸纤固定，然后切割器先将裸纤固定，然后切割器上旋转着的成形刀对裸光纤上旋转着的成形刀对裸光纤刻痕，再对裸纤施加弯曲力刻痕，再对裸纤施加弯曲力和张力，使光纤断裂。如图和张力，使光纤断裂。如图所示。所示。首先要清洁切割刀和调
14、整切割刀位置，切割刀的首先要清洁切割刀和调整切割刀位置，切割刀的摆放要平稳，切割时，动作要自然、平稳、勿重、摆放要平稳，切割时，动作要自然、平稳、勿重、勿急，避免断纤、斜角、毛刺及裂痕等不良端面勿急，避免断纤、斜角、毛刺及裂痕等不良端面的产生。另外学会的产生。另外学会“弹钢琴弹钢琴”，合理分配和使用，合理分配和使用自己的右手手指使之与切口的具体部件相对应、自己的右手手指使之与切口的具体部件相对应、协调，提高切割速度和质量。协调，提高切割速度和质量。端面制作可能出现的情况如图所示，若不合格则端面制作可能出现的情况如图所示，若不合格则重新切割。重新切割。 热可缩管应在剥涂覆层前穿入，严禁在热可缩管
15、应在剥涂覆层前穿入，严禁在端面制备后穿入。端面制备后穿入。裸纤的清洁、切割和熔接的时间应紧密裸纤的清洁、切割和熔接的时间应紧密衔接，不可间隔过长，特别是已制备的衔接，不可间隔过长，特别是已制备的端面，切勿放在空气中时间过长。端面，切勿放在空气中时间过长。移动时要轻拿轻放，防止与其他物件擦移动时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰。在接续中应根据环境，对切割刀碰。在接续中应根据环境，对切割刀“V”V”形槽、压板、刀刃进行清洁，谨形槽、压板、刀刃进行清洁，谨防端面污染。防端面污染。（5）光纤的人工放置）光纤的人工放置光纤切好后，把光纤放入光纤熔光纤切好后，把光纤放入光纤熔接机接机V V型槽接近于电极棒处
16、，注意型槽接近于电极棒处，注意不要碰触电极。不要碰触电极。然后放好光纤压板，放下压脚然后放好光纤压板，放下压脚（另一侧同），盖上防风盖。（另一侧同），盖上防风盖。（6）光纤的对准、熔接）光纤的对准、熔接 若是自动熔接机，所以放好光纤后，按若是自动熔接机，所以放好光纤后，按“开始开始”键，开键，开始熔接，屏幕上出现两个光纤的放大图象，经过调焦、始熔接，屏幕上出现两个光纤的放大图象，经过调焦、对准位置，调整动作后开始放电熔接，整个过程大约需对准位置，调整动作后开始放电熔接，整个过程大约需要要15秒左右的时间，不同熔接机熔接时间略有差别。秒左右的时间，不同熔接机熔接时间略有差别。 在自动方式下，熔接
17、机显示以下信息提示：在自动方式下，熔接机显示以下信息提示：光纤端面间距调整、聚焦；光纤端面间距调整、聚焦；瞬间电弧放电清除灰尘；光纤端面检查；瞬间电弧放电清除灰尘；光纤端面检查；对准光纤纤芯或光纤外径；对准光纤纤芯或光纤外径；电弧放电，高温融化光纤端面；电弧放电，高温融化光纤端面；检查熔接结果；估算熔接损耗；检查熔接结果；估算熔接损耗；连接质量评价。连接质量评价。（7）连接质量评价）连接质量评价 光纤完成熔接后，应及时对其质量进行评价，确定是否光纤完成熔接后，应及时对其质量进行评价，确定是否需要重新连接。需要重新连接。外观目测检查。光纤熔接后，在显微镜内或显示器上，观察光纤熔接外观目测检查。光
18、纤熔接后，在显微镜内或显示器上，观察光纤熔接部位是否良好，如发现如图所示中的不良状态，应重新连接，分析其原部位是否良好，如发现如图所示中的不良状态，应重新连接，分析其原因并处理，方法可参考表中各项措施。因并处理，方法可参考表中各项措施。连接损耗估计。在熔接机显示器上看读数是否在规定的合格范围内，连接损耗估计。在熔接机显示器上看读数是否在规定的合格范围内，是否符合要求。是否符合要求。张力测定。给光纤加上张力测定。给光纤加上240g张力，若不断，表明强度满足了要求。对张力，若不断，表明强度满足了要求。对于没有条件测量的，只要熔接部位良好，用手轻拉不断则为合格。于没有条件测量的，只要熔接部位良好，用
19、手轻拉不断则为合格。连接损耗测量。熔接机上显示的数值也往往是经验数值，熔接机推定连接损耗测量。熔接机上显示的数值也往往是经验数值，熔接机推定损耗为损耗为0.00dB的，实际的损耗并非为零，一般使用光时域反射仪测试。的，实际的损耗并非为零，一般使用光时域反射仪测试。不良状态不良状态原因分析原因分析处理措施处理措施痕迹痕迹1.熔接电流太小或时间过短熔接电流太小或时间过短2.光纤不在电极组中心或电极组错位、电极光纤不在电极组中心或电极组错位、电极损耗严重损耗严重1.调整熔接电流调整熔接电流2.调整或更换电极调整或更换电极轴偏轴偏1.光纤放置偏离光纤放置偏离2.光纤端面倾斜光纤端面倾斜3.V型槽内有异
20、物型槽内有异物重新设置重新设置重新制备端面重新制备端面清洁清洁V型槽型槽球状球状1.光纤馈送（推进）驱动部件卡住光纤馈送（推进）驱动部件卡住2.光纤间隙过大，电流太大光纤间隙过大，电流太大1.检查驱动部件检查驱动部件2.调整间隙及熔接电调整间隙及熔接电流流气泡气泡1.光纤端面不平整光纤端面不平整2.光纤端面不清洁光纤端面不清洁1.重新制备端面重新制备端面2.清洁光纤端面清洁光纤端面变粗变粗1.光纤馈送（推进）过长光纤馈送（推进）过长2.光纤间隙过小光纤间隙过小1.调整馈送参数调整馈送参数2.调整间隙参数调整间隙参数变细变细熔接电流过大熔接电流过大光纤馈送（推进）过少光纤馈送（推进）过少光纤间隙
21、过大光纤间隙过大1.调整熔接电流参数调整熔接电流参数2.调整馈送参数调整馈送参数3.调整间隙参数调整间隙参数（8）接头的增强保护）接头的增强保护 光纤拉丝过程中，就在高温下均匀地涂上一层硅树脂或丙烯醋光纤拉丝过程中，就在高温下均匀地涂上一层硅树脂或丙烯醋脂的紫外光固化层，即一次涂覆层，使光纤具有足够的强度和脂的紫外光固化层，即一次涂覆层，使光纤具有足够的强度和柔性，以满足复绕、套塑、成缆、工程牵引以及长期使用中张柔性，以满足复绕、套塑、成缆、工程牵引以及长期使用中张力疲劳等强度要求。光纤采用熔接法完成连接后，其力疲劳等强度要求。光纤采用熔接法完成连接后，其24mm长度裸纤的一次涂层已不存在，加
22、上熔接部位经电弧烧灼后变长度裸纤的一次涂层已不存在，加上熔接部位经电弧烧灼后变得更脆。因此，光纤在完成熔接后必须马上采取增强保护措施。得更脆。因此，光纤在完成熔接后必须马上采取增强保护措施。接头增（补）强保护件的要求接头增（补）强保护件的要求补强材料应具有良好的温度系数，要求在高温补强材料应具有良好的温度系数，要求在高温60、低温、低温-20条件下，条件下，光纤接头不断裂、不增加附加损耗；光纤接头不断裂、不增加附加损耗；补强接头的张力，应不小于原光纤的强度，即不小于补强接头的张力，应不小于原光纤的强度，即不小于400g；补强接头应能经得住振动，在振幅补强接头应能经得住振动，在振幅3m、频率为、
23、频率为25Hz的条件下，振动的条件下，振动10次不发生断裂；次不发生断裂；补强件要小而轻。补强件要小而轻。金属套管补强法金属套管补强法图（图（a）为简易保护法，）为简易保护法，是用外径为是用外径为1.0mm、内径、内径为为0.90.95mm的不锈钢的不锈钢管，预先套入光纤的一侧，管，预先套入光纤的一侧，熔接后移至接头部位，两熔接后移至接头部位，两侧尼龙护层与管壁处用侧尼龙护层与管壁处用502快速胶固定。快速胶固定。这种方法价廉、方便、适这种方法价廉、方便、适合于临时性紧套光纤接头合于临时性紧套光纤接头或短期使用的接头作保护；或短期使用的接头作保护；可靠性、永久性差，不宜可靠性、永久性差，不宜于
24、工程中使用。于工程中使用。图（图（b b）所示的涂胶（定型）保护法，）所示的涂胶（定型）保护法，是在上述方法的基础上改进来的，只适是在上述方法的基础上改进来的，只适合于紧套光纤的补强方法，其可靠性主合于紧套光纤的补强方法，其可靠性主要取决于胶的涂覆工艺，如果采用高质要取决于胶的涂覆工艺，如果采用高质量的硅树脂，那么套管补强法也同样可量的硅树脂，那么套管补强法也同样可以用于常规工程。以用于常规工程。热可缩管补强法热可缩管补强法这种增强件由易熔管、加这种增强件由易熔管、加强棒（钢针）和热可缩管强棒（钢针）和热可缩管三部分组成。三部分组成。光纤熔接前热将可缩光纤熔接前热将可缩管增强件先套在光纤的管增
25、强件先套在光纤的一侧，熔接后移到接头一侧，熔接后移到接头部位。然后进行加热使部位。然后进行加热使之收缩。一般应采用专之收缩。一般应采用专用加热器，首先由热可用加热器，首先由热可缩管的中心开始，再向缩管的中心开始，再向两侧延伸，以避免增强两侧延伸，以避免增强件存在气泡，保证质量。件存在气泡，保证质量。加热完成后，取出使之加热完成后，取出使之冷却，以便保持接头不冷却，以便保持接头不变形。变形。目前使用的熔接机一目前使用的熔接机一般带有加热热缩管的加般带有加热热缩管的加热器，如图所示。热器，如图所示。热缩管加强后可能出现的情况热缩管加强后可能出现的情况V型槽板补强法型槽板补强法补强件如图（补强件如图
26、（a）所示，）所示，V型槽板上有适合于外型槽板上有适合于外径为径为0.9mm的紧套光纤的紧套光纤和外径为和外径为0.25mm的松套的松套光纤（去除松套管后）光纤（去除松套管后）的定位槽。光纤完成熔的定位槽。光纤完成熔接后，压入光纤槽底部，接后，压入光纤槽底部，然后用然后用734硅树脂胶盖一硅树脂胶盖一层，使胶流入槽内，保层，使胶流入槽内，保护光纤接头，如图（护光纤接头，如图（b）所示。所示。紫外光再涂覆补强法紫外光再涂覆补强法利用再涂覆器，在完成熔接后，对接头部位进行再涂覆，图是紫外光利用再涂覆器，在完成熔接后，对接头部位进行再涂覆，图是紫外光二次涂覆器的结构示意图。二次涂覆器的结构示意图。其再涂覆工艺步骤较多，一般是将被连接光纤放入模型，注入树脂，其再涂覆工艺步骤较多，一般是将被连接光纤放入模型，注入树脂，并用紫外光使树脂硬化。完成再涂覆后的光纤外径，与原光纤被覆层并用紫外光使树脂硬化。完成再涂覆后的光纤外径，与原光纤被覆层相同。相同。这种方法由于涂覆器性这种方法由于涂覆器性能良好，树脂又可靠，能良好，树脂又可靠，故补强接头的强度、性故补强接头的强度、性能可靠。目前，这种方能可靠。目前，这种方法已用于海底光缆中光法已用于海底光缆中光纤的再涂覆连接。纤的再涂覆连接。
