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光纤基础知识详解

高工
2018-10-21 19:46:31     打赏
光纤的构造

通讯用光纤是由通过内部全反射来传输光信号的玻璃构成的。玻璃光纤的标准直径为125微米(0.125毫米),表面覆盖有直径250微米或900微米的树脂保护涂敷层。玻璃光纤的传送光的中心部分称为“纤芯”,其周围的包层的折射率比纤芯低,从而限制了光的流失。

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石英玻璃非常脆弱,因此覆有保护涂层。通常有三种典型的光纤涂敷层。

一次涂敷光纤

覆有直径为0.25毫米紫外线固化丙烯酸树脂涂敷层的光纤。其直径非常小,增加了光缆内可容纳光纤的密度,使用非常普遍。

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二次涂敷光纤

亦称为紧包缓冲层光纤或半紧包缓冲层光纤。光纤表面覆有直径为0.9毫米的热塑性树脂。与0.25毫米的光纤相比,其具有更坚固,易操作的优点。广泛应用于局域网布线及光纤数量较少的光缆。 

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带状光纤

带状光纤提高了连接器组装的效率,有利于多芯融接,从而提高了作业效率。

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带状光纤由4根、8根或12根不同颜色的光纤组成,芯纤数最大可达1,000根。光纤表层覆有紫外线固化丙烯酸脂材料,使用标准光纤剥套钳便可轻松去除涂敷层,方便多芯融接或取出单个光纤。使用多芯融接机,带状光纤可一次性融接,在光纤数量多的光缆中能轻易识别出来。

光纤接线中出现损耗的原理

光纤接线必须使光通过的纤芯部分对置,正确定位。

光纤的接线损耗主要由下列原因引起。

1)轴偏移 

连接光纤之间的光轴偏移会引起接线损耗。在通用的单模光纤的情况下,接线损耗大约为轴偏移量的平方乘以0.2的值。(例如,在光源波长为1310nm的情况下,轴偏移量为1μm时,接线损耗约为0.2dB)

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2)角度偏移 

连接光纤的光轴之间的角度偏移会引起接线损耗。例如,如果融接之前用光纤切割刀切断的断面角度变大,光纤会以倾斜状态接线,因此必须注意。

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3)缝隙 

光纤端面之间的缝隙会引起接线损耗。例如,如果用机械绞接连接的光纤端面没有正确贴合,就会引起接线损耗。

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4)反射 

光纤端面存在空隙时,由于光纤和空气的折射率不同,会因最大0.6dB程度的反射而引起接线损耗。并且,为了防止断光,在光连接器上清洁光纤端面很重要。但是在光纤端面以外的光连接器端面夹有垃圾也会出现损耗,因此,清洁所有的光连接器端面很重要。

融接的种类和原理

融接是利用电极棒之间放电产生的热能使光纤融化为一体的接线技术。融接方式分为以下两类。

1)光纤芯调芯方式 

这是在显微镜下观察光纤的芯线,通过图像处理进行定位,使芯线的中心轴一致,然后进行放电的融接方式。采用配置双向观察摄影机的融接机从两个方向进行定位。

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2)固定V型槽调芯方式 

这是采用高精度V型槽排列光纤,利用融化光纤时的表面张力所产生的调芯效果进行外径调芯的融接方式。最近,由于制造技术的发展使光纤芯位置等的尺寸精度得到提高,因此,可以实现低损耗接线。本方式主要用于多芯一次性接线。

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融接作业的注意事项

这是采用高精度V型槽排列光纤,利用融化光纤时的表面张力所产生的调芯效果进行外径调芯的融接方式。最近,由于制造技术的发展使光纤芯位置等的尺寸精度得到提高,因此,可以实现低损耗接线。本方式主要用于多芯一次性接线。

①插入光纤保护套管 

光纤保护套管用于保护在接线点露出的光纤。由于保护套管无法补插,因此请不要忘记插入。

②去除芯线涂敷层 

因为要使光纤的玻璃部分露出,所以采用剥套钳去除涂敷层。

(注)由于去除涂敷层之后会在剥套钳上残留涂敷层废屑,因此,请去除涂敷层废屑并清洁刀刃。

(注)去除带状芯线的涂敷层时,使用加热式剥套钳。为了稳妥地进行去除作业,请将涂敷层加热5秒左右,然后再去除涂敷层。

③清洁光纤 

去除涂敷后,用乙醇清洁玻璃部分。

(注)如果残留涂敷层废屑,融接时可能会出现轴偏移,接线损耗会增大,因此请仔细清扫。

(注)在多芯光纤的情况下,光纤前端之间会因酒精而粘在一起,有可能会在裁断光纤时引起裁断不良,因此,请用手指将光纤前端弹开。

④切断光纤

按照裁断光纤的操作步骤进行裁断。

(注)裁断将决定融接时的损耗特性。为了降低裁断不良,请注意清洁光纤切割刀的光纤拿持部和裁断刀刃。

(注)请注意不要碰撞或触摸裁断后的光纤前端。否则会引起接线不良。

(注)请注意不要让光纤废屑到处乱洒。

⑤融接

按照融接机的操作步骤进行融接作业。

(注)如果在融接机的V型槽和夹具上有垃圾,会因轴偏移而引起损耗异常,因此请充分清扫。

(注)如果具备接线前双向观察检查功能,便可以在接线前探测裁断状态的异常。

(注)光纤呈弯曲状态时,用手指轻轻捋直,使光纤朝下弯曲放置。

⑥融接部补强 

在光纤融接部套上光纤保护套管,在加热机上进行芯线补强。

(注)移动芯线时,请注意避免使光纤弯曲或扭曲。否则会造成光缆破损断裂。

(注)设置光纤保护套管时,请使光纤保护套管的中心与接线部的中心基本保持一致。

(注)进行芯线补强时,请务必避免玻璃部分弯曲放置。

光纤直径

光纤直径一般采用纤芯直径/包层直径的表示方法,单位μm。例如:9/125μm表示光纤中心纤芯直径为9μm,光纤包层直径为125μm。

光纤使用注意

光纤跳线两端的光模块的收发波长必须一致,也就是说光纤的两端必须是相同波长的光模块,简单的区分方法是光模块的颜色要一致。R>一般的情况下,短波光模块使用多模光纤(橙色 的光纤),长波光模块使用单模光纤(黄色光纤),以保证数据传输的准确性。

光纤在使用中不要过度弯曲和绕环,这样会增加光在传输过程的衰减。

光纤跳线使用后一定要用保护套将光纤接头保护起来,灰尘和油污会损害光纤的耦合。

光纤连接器按传输媒介的不同可分为常见的硅基光纤的单模、多模连接器,还有其它如以塑胶等为传输媒介的光纤连接器;按连接头结构形式可分为:FC、SC、 ST、LC、D4、DIN、MU、MT等等各种形式。其中,ST连接器通常用于布线设备端,如光纤配线架、光纤模块等;而SC和MT连接器通常用于网络设备端。按光纤端面形状分有FC、PC(包括SPC或UPC)和APC;按光纤芯数划分还有单芯和多芯(如MT-RJ)之分。

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上图中为光连接器,常见的是FC(俗称圆头)、SC(俗称方头)和LC

FC型又分为FC/FC和FC/PC(APC)型,前一个FC 是Ferrule Connector 的缩写,表明其外部加强件是采用金属套,紧固方式为螺丝扣;后面的FC 表明接头的对接方式为平面对接,PC 是Physical Connection 的缩写,表明其对接端面是物理接触,即端面呈凸面拱型结构,APC和PC类似,但采用了特殊的研磨方式,PC是球面,APC是斜8度球面,指标要比PC好些。目前电信网常用的是FC/PC型,FC/APC多用于有线电视系统。一般写成FC或PC均是指FC/PC光连接器。

SC型其外壳采用模塑工艺,用铸模玻璃纤维塑料制成,呈矩型;插头套管(也称插针)由精密陶瓷制成,耦合套筒为金属开缝套管结构,其结构尺寸与FC 型相同,端面处理采用PC 或APC 型研磨方式;紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转头。常用于在数据工程中使用。一般SC型均指SC/PC。由日本NTT公司开发的光纤连接器。其外壳呈矩形,所采用的插针与耦合套筒的结构尺寸与FC型完全相同。其中插针的端面多采用PC或APC型研磨方式;紧固方式是采用插拔销闩式,不需旋转。此类连接器价格低廉,插拔操作方便,介入损耗波动小,抗压强度较高,安装密度高。ST和SC接口是光纤连接器的两种类型,对于10Base-F连接来说,连接器通常是ST类型的,对于100Base-FX来说,连接器大部分情况下为SC类型的。ST连接器的芯外露,SC连接器的芯在接头里面。

LC光纤连接器采用模块化插孔(RJ)机理制成。其所采用的插针和套桶的尺寸是普通SC,FC等尺寸的一半。LC常见于通信设备的高密度的光接口板上。LC型连接器是著名Bell(贝尔)研究所研究开发出来的,采用操作方便的模块化插孔(RJ)闩锁机理制成。其所采用的插针和套筒的尺寸是普通SC、FC等 所用尺寸的一半,为1.25mm。这样可以提高光纤配线架中光纤连接器的密度。目前,在单模SFF方面,LC类型的连接器实际已经占据了主导地位,在多模 方面的应用也增长迅速。

MT-RJ ( (Mechanical Transfer Registered Jack) 起步于NTT开发的MT连接器,带有与RJ-45型LAN电连接器相同的闩锁机构,通过安装于小型套管两侧的导向销对准光纤,为便于与光收发信机相连,连接器端面光纤为双芯(间隔0.75mm)排列设计,是主要用于数据传输的下一代高密度光纤连接器。

MU型连接器 MU(Miniature unit Coupling)连接器是以目前使用最多的SC型连接器为基础,由NTT研制开发出来的世界上最小的单芯光纤连接器,。该连接器采用1.25mm直径的套管和自保持机构,其优势在于能实现高密度安装。利用MU的l.25mm直径的套管,NTT已经开发了MU连接器系列。它们有用于光缆连接的插座型连接器 (MU-A系列);具有自保持机构的底板连接器(MU-B系列)以及用于连接LD/PD模块与插头的简化插座(MU-SR系列)等。随着光纤网络向更大带 宽更大容量方向的迅速发展和DWDM技术的广泛应用,对MU型连接器的需求也将迅速增长。

适配器

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上图是各种光连接器与之对应的适配器,也称法兰盘,用在ODF架上,供光纤连接。

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该图为FC/PC型光纤跳纤(非正规叫法是双头尾纤),英文名为PATCH CORD即两头带光纤连接器的软光纤,用于设备至ODF架的连接以及ODF架之间的跳接。光跳线颜色为黄色,表示单模跳纤。 

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该图为MTRJ-SC型光纤跳纤, 光跳线颜色为橙色,表示多模跳纤。

另外,还有用于光缆成端的尾纤,英文名为PIGTAIL CORD,一端与光缆熔接,一端固定在ODF上。在生产中,为了便于测试,均生产为跳纤,即两头均有光纤连接器,施工时,从中间剪断,一根跳纤即成了两根尾纤。

转贴自网络



院士
2018-10-30 20:16:19     打赏
2楼
学习并收藏了,谢谢分享。

菜鸟
2018-11-02 14:09:34     打赏
3楼

学习了,谢谢分享!


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