淺談光纖線路損耗的成因及預(yù)防

周慶華

【摘要】本文對光纖在實際應(yīng)用中出現(xiàn)的各類損耗及成因，進行了較為詳盡的分析，并提出了解決問題的辦法、思路和預(yù)防措施。在實際應(yīng)用中，有較強的可操作性。

【關(guān)鍵詞】光纖應(yīng)用損耗成因解決方法

光纖的傳輸損耗特性是決定光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、傳輸穩(wěn)定性和可靠性的最重要因素之一。光纖傳輸損耗的產(chǎn)生原因是多方面的，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護中，最值得關(guān)注的是光纖使用中引起傳輸損耗的原因以及如何減少這些損耗。光纖使用中引起的傳輸損耗主要有接續(xù)損耗（光纖的固有損耗、熔接損耗和活動接頭損耗）和非接續(xù)損耗（彎曲損耗及其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境所造成的損耗）兩類。

一、接續(xù)損耗及減小損耗的措施

1.1接續(xù)損耗

光纖的接續(xù)損耗主要包括：光纖本征因素造成的固有損耗和非本征因素造成的熔接損耗及活動接頭損耗三種。（1）光纖固有損耗。主要源于光纖模場直徑不一致；光纖芯徑失配；纖芯截面不圓；纖芯與包層同心度不佳四點；其中影響最大的是模場直徑不一致。以單模光纖為例：當(dāng)模場直徑失配為20%時，產(chǎn)生的連接損耗達0.2dB。因此，ITU-T建議單模光纖模場直徑的標(biāo)準(zhǔn)為（9～10）±10%。近年來，隨著光纖制造技術(shù)的提高，各廠家生產(chǎn)的單模光纖，模場直徑實際偏差較小。（2）連接損耗。非本征因素的熔接損耗主要由軸向錯位；軸心（折角）傾斜；端面分離（間隙）；光纖端面不完整；折射率差；光纖端面不清潔以及接續(xù)人員操作水平、操作步驟、熔接機電極清潔程度、熔接參數(shù)設(shè)置、工作環(huán)境清潔程度等其他因素造成。（3）活動接頭損耗。非本征因素的活動接頭損耗主要由活動連接器質(zhì)量差、接觸不良、不清潔以及與連接損耗相同的一些因素（如軸向錯位、端面間隙、折角、折射率差等）造成。

1.2減小接續(xù)損耗的措施

（1）工程設(shè)計、施工和維護工作中應(yīng)選用特性一致的優(yōu)質(zhì)光纖。一條線路上盡量采用同一廠家同一批次同一型號的優(yōu)質(zhì)名牌裸纖，以求光纖的特性盡量匹配，使模場直徑對光纖熔接損耗的影響降到最低程度。（2）光纜施工時應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程和要求進行。配盤時盡量做到整盤配置（單盤≥1000米），以盡量減少接頭數(shù)量和接續(xù)損耗。敷設(shè)時嚴(yán)格按纜盤編號和端別順序布放，使損耗值達到最小。（3）挑選經(jīng)驗豐富的接續(xù)人員進行接續(xù)和測試。接續(xù)人員的水平直接影響接續(xù)損耗的大小，接續(xù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照光纖熔接工藝流程進行接續(xù)，嚴(yán)格控制接頭損耗，熔接過程中時刻使用OTDR（光時域反射儀）進行監(jiān)測（接續(xù)損耗≤0.08dB/個），不符合要求的應(yīng)重新熔接。使用OTDR（光時域反射儀）時，應(yīng)進行雙向測試，并求出這兩個結(jié)果的平均值，消除單向OTDR（光時域反射儀）測量的人為因素誤差。（4）保證接續(xù)環(huán)境符合要求。嚴(yán)禁在多塵及潮濕的環(huán)境中操作，光纜接續(xù)部位及相關(guān)工具、材料應(yīng)保持清潔，不得讓光纖接頭受潮，準(zhǔn)備切割的光纖必須清潔，不得有污物。切割后光纖不得在空氣中暴露時間過長。接續(xù)環(huán)境溫度過低時，應(yīng)采取必要的升溫措施，以確保光纜接續(xù)的質(zhì)量。（5）制備完善的光纖端面。光纖端面的制備是光纖接續(xù)最為關(guān)鍵的工序。優(yōu)質(zhì)的端面應(yīng)平整，無毛刺、無缺損，且與軸線垂直，光纖端面的軸線傾角應(yīng)小于0.3度，呈現(xiàn)一個光滑平整的鏡面，且保持清潔，避免灰塵污染。應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)的切割刀，并正確使用切割刀切割光纖。裸纖的清潔、切割和熔接應(yīng)緊密銜接，不可間隔過長。移動光纖時要輕拿輕放，防止與其他物件擦碰而損傷光纖端面。（6）正確使用熔接機。正確使用熔接機是降低光纖接續(xù)損耗的重要保證和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。①嚴(yán)格按照熔接機的操作說明和操作流程，正確操作熔接機。②合理放置光纖，將光纖放置到熔接機的V型槽中時，動作要輕巧。這是因為對纖芯直徑為10 nm的單模光纖而言，若要使熔接損耗小于0.1dB，則光纖軸線的徑向偏移要小于0.8nm。③根據(jù)光纖類型正確合理地設(shè)置熔接參數(shù)（預(yù)放電電流、時間及主放電電流、主放電時間等）。④在使用中和使用后應(yīng)及時去除熔接機中的灰塵（特別是夾具、各鏡面和v型槽內(nèi)的粉塵及光纖碎末）。⑤熔接機電極的使用壽命一般約2000次，使用時間較長后電極會被氧化，導(dǎo)致放電電流偏大而使熔接損耗值增加。此時可拆下電極，用蘸酒精的醫(yī)用脫脂棉輕輕擦拭后再裝到熔接機上，并放電清洗一次。若多次清洗后放電電流仍偏大，則須重新更換電極。（7）選用優(yōu)質(zhì)合格的活動連接器。為了在最大程度上減小損耗，要盡量選用優(yōu)質(zhì)合格的活動連接器，以保證連接器性能指標(biāo)符合相關(guān)規(guī)定?；顒咏宇^的插入損耗應(yīng)控制在0.3 dB/個以下（甚至更低），附加損耗不大于0.2 dB/個。（8）活動接頭應(yīng)接插良好、耦合緊密，防止出現(xiàn)漏光現(xiàn)象。應(yīng)保證使用的活動接頭接插良好、耦合緊密，防止漏光現(xiàn)象的出現(xiàn)，以免不必要的損耗產(chǎn)生，影響到整個接續(xù)工作的質(zhì)量。（9）保證活動連接器的清潔。在施工、維護中應(yīng)注意清洗插頭和適配器（法蘭盤）并保證機房和設(shè)備環(huán)境的清潔，嚴(yán)防插頭和適配器（法蘭盤）有污物和灰塵，盡量減少散射損耗。

二、非接續(xù)損耗及減小損耗的措施

2.1非接續(xù)損耗

光纖在使用中引起的非接續(xù)損耗主要有彎曲損耗和其它施工因素及應(yīng)用環(huán)境造成的損耗。

（1）彎曲造成的輻射損耗。當(dāng)光纖受到很大的彎折，彎曲半徑與其纖芯直徑具有可比性時，它的傳輸特性將會發(fā)生變化。大量的傳導(dǎo)模被轉(zhuǎn)化成輻射模，不再繼續(xù)傳輸，而是進入包層被涂覆層或包層吸收，從而引起光纖的附加損耗。光纖的彎曲損耗有宏彎曲損耗和微彎曲損耗兩種類型。①宏彎損耗。光纖的曲率半徑比光纖直徑大的多的彎曲（宏彎）引起的附加損耗，主要原因有：路由轉(zhuǎn)彎和敷設(shè)中造成的彎曲；光纖光纜的各種預(yù)留造成的彎曲（預(yù)留圈、各種拿彎、自然彎曲）；接頭盒中光纖的盤留、機房及設(shè)備內(nèi)尾纖的盤繞等。②微彎損耗。光纖軸產(chǎn)生μm級的彎曲（微彎）引起的附加損耗，主要原因有：光纖成纜時，支承表面微小的不規(guī)則引起各部分應(yīng)力不均勻而形成的隨機性微彎；纖芯與包層的分界面不光滑形成的微彎；光纜敷設(shè)時，各處張力不均勻而形成的微彎；光纖受到的側(cè)壓力不均勻而形成的微彎；光纖遇到溫度變化，因熱脹冷縮形成的微彎。（2）其它施工因素和應(yīng)用環(huán)境造成的損耗。①不規(guī)范的光纜上架引起的損耗。層絞式松套結(jié)構(gòu)光纜容易產(chǎn)生此類損耗，原因在于：其一是光纜上架處多根松套管相互扭絞；其二是使用扎帶將松套管綁扎到接頭盒的容纖盤卡口時，易使松套管出現(xiàn)急彎；其三是光纜上架時金屬加強構(gòu)件與光纖松套管出現(xiàn)上下錯位。這些因素會引起損耗的增大。②熱縮不良的熱熔保護引起的損耗。原因主要有：其一是熱熔保護管自身存在質(zhì)量問題，熱熔后出現(xiàn)扭曲，產(chǎn)生氣泡；其二是熔接機的加熱器加熱時，加熱參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，造成熱熔保護管變形或產(chǎn)生氣泡；其三是熱縮管不干凈、有灰塵或沙礫，熱熔時對接續(xù)點有損傷，引起損耗增大。③直埋光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于：其一是光纜埋深不夠，受到載重物體碾壓后受損；其二是光纜路由選擇不當(dāng)，因環(huán)境和地形變化使光纜受到超出其允許負(fù)荷范圍的外力；其三是光纜溝溝底不平，光纜出現(xiàn)拱起、掛起現(xiàn)象，回填后有殘余應(yīng)力；其四是其它原因造成光纜外護層受損傷而進水，造成氫損。④架空光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因主要有：其一是在光纜敷設(shè)施工中，光纜打小圈、彎折、扭曲及打背扣，牽引時猛拉、出現(xiàn)浪涌，瞬間最大牽引力過大；其二是光纜掛鉤使用不當(dāng)，卡掛方向不一致出現(xiàn)蛇行彎，間隔過于稀疏，光纜因垂度過大而受力；其三是盤留于桿上的光纜未固定牢固，光纜受到長期外力和短期沖擊力的影響而遭到損傷；其四是光纜布放太緊，沒有考慮到光纜的自然伸長率，使皮內(nèi)光纖受側(cè)應(yīng)力影響，損耗增大。⑤管道光纜不規(guī)范施工引起的損耗。原因在于：其一是光纜采用網(wǎng)套法布放時，牽引速度控制不好，光纜出現(xiàn)打背扣、浪涌；其二是穿放光纜時，沒有布防塑料子管，光纜被擦傷；其三是其它原因造成光纜外護層受損傷而進水，造成氫損。⑥其它因素造成的損耗。原因主要有：其一是機房、設(shè)備內(nèi)尾纖和光纖跳線綁扎、盤繞不規(guī)范，出現(xiàn)交叉纏繞等現(xiàn)象造成損耗；其二是光纜接頭盒質(zhì)量不良，接頭盒封裝、安裝不規(guī)范，因外界作用造成接頭盒受到損傷等，造成進水而出現(xiàn)氫損；其三是光纜在架設(shè)過程中的拉伸變形，接續(xù)盒中夾固光纜壓力太大，容纖盤中熱熔管卡壓過緊，容纖盤中光纖盤繞不規(guī)范等引起的損耗。

2.2減小非接續(xù)損耗的措施

（1）工程在查勘設(shè)計、施工中，應(yīng)選擇最佳路由和線路敷設(shè)方式。（2）組建、選擇一支高素質(zhì)的施工隊伍，保證施工質(zhì)量，任何施工中的疏忽都有可能造成光纖損耗增大。（3）設(shè)計、施工、維護中，積極采取切實有效的光纜線路“四防”措施（防雷、防電、防蝕、防機械損傷），加強維修防護工作。（4）使用支架托起纜盤布放光纜，不要把纜盤放倒后采用類似從線軸上放的辦法布放光纜，不要讓光纜受到扭力。光纜布放時，采用科學(xué)合理的牽引方法。布放速度不應(yīng)過快；連續(xù)布放長度不宜過長，必要時應(yīng)采用倒“8”字，從中間向兩頭布放。在拐彎處等有可能損傷光纜的地方一定要小心并采取必要的保護手段。（5）光纜布放時，必須注意允許的額定拉力和彎曲半徑的限制，在光纜敷設(shè)施工中，嚴(yán)禁光纜打小圈及彎折、扭曲，防止打背扣和浪涌現(xiàn)象。牽引力不應(yīng)超過光纜允許的80%，瞬間最大牽引力不超過100%，牽引力應(yīng)加在光纜的加強件上，特別注意不能猛拉和發(fā)生扭結(jié)現(xiàn)象。光纜轉(zhuǎn)彎時彎曲半徑應(yīng)不小于光纜外徑的15～20倍。（6）不要使用劣質(zhì)的，尤其是已經(jīng)彎曲變形的熱縮套管，這樣的套管在熱縮時內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)力，施加在光纖上使損耗增加。攜帶、存放套管時，應(yīng)注意清潔，防止異物進入套管。（7）在接續(xù)操作時，要根據(jù)收容盤的尺寸決定開剝長度，盡量開剝長一些，使光纖能較從容的盤繞在收纖盤內(nèi)（盤留長度為60～100cm）。同時，應(yīng)重視熔接后光纖的收容（光纖的盤纖和固定）。盤纖時，盤圈的半徑越大，弧度越大，整個線路的損耗就越小，所以一定要保持一定的半徑（R≥40mm），避免產(chǎn)生不必要的損耗。接續(xù)操作時，開纜刀切入光纜的深度要把握好，不要把松套管壓扁使光纖受力。采用合格接頭材料并按照規(guī)范和操作要求，正確封裝、安裝接頭盒。（8）機房內(nèi)盡量整潔，尾纖應(yīng)該有圈繞帶保護，或單獨給尾纖使用一個線，不使尾纖之間或與其他連線之間交叉纏繞，也盡量不要把尾纖（即使是臨時使用）放在腳可以踩到的地方。光纜終端時應(yīng)注意避免跳線在走線中出現(xiàn)直角，特別是不應(yīng)用扎帶將跳線綁成為直角，否則光纖因長期受應(yīng)力影響引起損耗增大。跳線在拐彎時應(yīng)走曲線，彎曲半徑應(yīng)不小于40mm。布放中要保證跳線不受力、不受壓，以避免跳線長期的應(yīng)力疲勞。光纖成端操作（ODF）時，不要將尾纖捆扎太緊。

三、結(jié)束語

本文對光纖線路損耗的成因及預(yù)防，進行了較為詳盡的分析。希望對提高通信質(zhì)量、減小故障的發(fā)生概率、以及對線路維護人員的工作開展帶來一定的幫助。

參考文獻

[1]王加強.《光纖通信工程》北京郵電大學(xué)出版社

[2]劉增基.《光纖通信》西安電子科技大學(xué)出版社

[3]廖延彪.《光纖光學(xué)》清華大學(xué)出版社