光纤连接技术

7.4光纤连接技术

光纤连接是光缆连接的基础工程，由于连接类型不同，光纤连接可分为光纤接续和光纤终端两类。它们虽然都是通过光纤连接形成光通道，但区别很大。

7.4.1光纤接续

光纤接续是将光纤互相直接相连，中间没有任何设备，它是固定连接。光纤的接续包含铜导线、金属护层和加强芯的连接、接头套管的封合安装等，在施工时应分别按其操作规定和技术要求执行。

1.光纤接续的方式

(1)光纤熔接技术。

光纤熔接技术是用光纤熔接机进行高压放电使待接续光纤端头熔融，合成一段完整的光纤。这种方法接续损耗小，而且可靠性高，是目前使用最普遍的方式。

(2)光纤机械拼接技术。

光纤机械拼接技术也是一种较为常用的拼接方法。它通过一根套管将两根光纤的纤芯校准，以确保连接部位的准确吻合。光纤机械拼接技术主要分为单股光纤的微截面处理技术和抛光加箍技术。

2.光纤熔接的步骤

利用光纤熔接机熔接光纤的具体操作主要有五个步骤，即光纤熔接的准备工作、待接续光纤端面的制备、光纤熔接、接头部位增强保护和盘纤固定。

(1)准备工作。

①开剥光缆，并将光缆固定到接续盒内。注意不要伤到束管，开剥长度取1m左右，用卫生纸将油膏擦拭干净，将光缆穿入接续盒固定。

②将不同颜色、不同束管的光纤分开，穿过热缩管。

③准备熔接机，并在使用前和使用后及时去除熔接机中的灰尘，特别是夹具、各面镜和V形槽内的粉尘和光纤碎末。

(2)待接续光纤端面的制备。

光纤连接之前，首先要将光纤外面的所有覆层和缓冲层去掉并擦干净。去掉覆层时不能伤害光线的表面，不能使光线的强度下降。去掉二次涂覆层可使用专用的剥线钳，去掉一次涂覆层可采用浸透酒精的纱布擦洗，或用有机溶剂泡洗，或加热后用酒精棉擦等。然后用精密光线切割刀切割光纤。对0.25mm(外涂层)光纤，切割长度为8～16mm;对0.9mm(外涂层)光纤，切割长度只能是16mm。要求端面垂直、光滑。因为该过程去掉了光纤外面的所有保护层，所以机械强度会明显下降，因此，接续后一定要加以保护。

(3)光纤熔接。

把制备好待接续的两根光纤置于熔接机微调架上，让其自动对准，对准情况可在熔接机显示屏上看得一清二楚。选择好熔接时间和电压即可进行熔接，接续时先将待接续的两根光纤端面预加热，并微熔。微熔的光纤端面由于表面张力而均匀整形直至对接熔融成为一体。

(4)接头部位增强保护。

因为光纤在接续过程中连接部位的机械强度明显下降，为了整个光缆链路的安全、可靠，必须进行接头保护，最常用的方法是使用套有不锈钢丝的热缩管。实际上热缩管内还有一根热熔管，接续的光纤就是通过此管的。当光纤接续完以后，把预先套在待接续光线上的热缩管移至连接处，然后用专用的加热器加热约1min，温度达120℃左右即可。在加热过程中，热熔管完全融合并紧紧附在光纤的周围，使光纤与空气隔离，从而得到保护，并大大地增加其机械强度。与此同时，热缩管收缩，在两端有微量熔体溢出并立即形成圆球。这样就把钢丝与已接续的光纤紧紧地捆在一起，从而达到增加连接部位机械强度的目的。

(5)盘纤固定。

光纤全部连接完成后，应按下述要求将光纤接头固定和光纤余长收容盘放。光纤接续应按顺序排列整齐、布置合理，并应将光纤接头固定，光纤接头部位应平直，不应受力。

①根据光缆接头套管(盒)的不同结构，按工艺要求将接续后的光纤余长收容盘放在骨架上;光纤的盘绕方向应一致，松紧适度。

②收容余长的光纤盘绕弯曲时的曲率半径应大于厂家规定的要求，一般收容的曲率半径不应小于40mm。光纤收容余长的长度不应小于1.2m。

③光纤盘留后，按顺序收容，不应有扭绞受压现象。应用海绵等缓冲材料压住光纤形成保护层，并移放入接头套管中。

④光纤接续的两侧冗余部分应贴上光纤芯的标记，以便今后检测时备查。

7.4.2光纤终端连接

1.光纤终端连接方式

综合布线的光纤终端一般都在设备上或专门的终端盒中，设备上的终端是利用其装设的连接硬件，如适配器、耦合器等器件，使光纤互相进行连接。终端盒则采用光缆尾纤与盒内的光纤连接器相连接。这些光纤连接方式都采用活动接续，分为光纤交叉连接和光纤互相连接两种。

(1)光纤交叉连接。

光纤交叉连接又称为光纤跳线，是指光纤通过连接模块，利用光纤跨接线(两头有端接好的连接器)为可重新安排链路(拆除不用的链路或增加新的链路)而采取的连接形式。

它是一种以光缆终端设备为中心，对线路进行集中管理的方式，它既便于重新配置、新增或拆除线路，又可简化光纤连接。在需要调整时，一般采用两端均装有连接器的光纤跳线或光纤跨接线，在终端设备上安装的耦合器、适配器或连接器面板进行插接，使终端在设备上的输入和输出光纤互相连接，形成完整的光通路。这些光缆终端设备较多，有光缆配线架、光缆接线箱和光缆终端盒等多种类型。它们的规格和容量都有很大的区别，有几芯到几十芯，甚至百芯以上，选用时应根据光缆的规格、敷设方式、网络需要和装设场合等来考虑。

(2)光纤互相连接。

光纤互相连接简称光纤互连，又称光纤对接，是指一种直接将来自不同地点的光纤通过光纤连接模块互相连接起来而不必通过光线跨接线的连接形式。

它的主要特点是直接将来自不同光缆的光线通过连接套箍互相连接，在中间不必通过光线跳线或光纤跨接线连接。在综合布线系统中，如果不考虑对线路进行经常性的调整，而只是为了降低光能量的损耗时，常常使用光纤互连模块。因为在光纤互连中，光信号只通过一次插接性连接，其光能量损耗远比光纤交叉连接要小。而在光纤交叉连接中，光信号需要通过两次插接性连接，且有一段跳线或跨接线的损耗。但是两者相比，各有其特点和用途。光纤交叉连接在使用时较为灵活，但它的光能量损耗会增加一倍。光纤互相连接是固定对应连接，灵活性差，但其光能量损耗较小。如何选择这两种连接方式应根据网络需要和设备配置来决定。

2.光纤连接场

综合布线中如果光纤较多，光纤连接就需要使用多个模块，构成光纤连接场进行光纤的连接。根据用户对链路的要求、使用模块的多少、连接形式不同等具体情况，光纤连接场可分为光纤交连场和光纤互连场。

(1)光纤交连场。

光纤交连场即集中光纤交连(实现数十至数百根光纤交连的场所)。光纤交连场使得每根输入的光纤可以通过两端均有套箍的跨接线光缆连接至输出光纤。光纤交连场可由若干个LIU模块组成，每个模块可端接12根光纤。如图7.16所示是一个二列交连场，它包括8个100A LIU、8个10A光纤连接器面板、8根1A4跨接线过线槽和2根1A6水平捷径过线槽。

一个光纤交连场最多可扩充到12列，每列6个100A LIU。每列可端接72根光纤。因而一个全配置的交连场可容纳864根光纤，占用的面积高达3.51m×1.42m。目前，最新的光纤交连场多采用刀片形式的LIU模块，该模块将12个光纤端接口排成一行，能极大降低LIU模块占用的体积。

(2)光纤互连场。

光纤互连场使得每根输入光线可以通过套箍直接连至输出光纤。这种光纤互连场将若干光纤互连装置相对安装，并且只在其中一列安装ST/SC系列光纤适配板。

光纤互连场包括若干模块，每个模块可以使12根输入光纤连至12根输出光纤。如图7.17所示，一个光纤互连场包括两个100A光纤互连模块和两个10A连接器面板。

图7.16　光纤交连模块

图7.17　光纤互连模块

如果是电缆、光缆的混合缆线的互连和交连，可参照110A型电缆配线架和200A型光纤互连装置来完成。

以上两种连接方式相比，互连方式的光能量损耗比交连方式小，这是由于在互连方式中，光信号通过一次连接;而在交连方式中，光信号要通过两次连接。但交连方式灵活，便于重新安排链路。

(3)光纤交连场的安装。

①单列交连场:安装一列交连场，可把第1个光纤互连装置放在规定空间的左上角。其他扩充模块放在第1模块的下方，直到一列交连场总共6个模块放完为止。在这一列的最后一个模块下方应增加一个1A6光纤过线槽。若需要增加列数，每个新增的列都应先增加一个1A6过线槽，并与第1列下方已有的过线槽对齐。

②多列交连场:安装的交连场不止一列时，应把第1个光纤互连装置放在规定空间的最下方，而且先给每列12行配上一个1A6光纤过线槽。把它放在最下方光纤互连装置的底部，且至少要比楼板高出30.5m。

7.4.3光纤连接设备

1.光纤耦合器(ST耦合器)

光纤耦合器(ST耦合器)是交连和互连的基本元件之一。它装在光纤互连装置内主要起连接光纤连接器的作用。

2.光纤连接器嵌板

装设在光纤互连装置内，光纤连接器嵌板的主要作用是用来固定光纤互连装置中的ST耦合器。

3.光纤互连装置

光纤互连装置(LIU)是综合布线中常用的光纤交接硬件，是一个识别线路用的附有标签的盒子，如图7.18所示。该硬件用来实现交连和互连的管理功能，还直接支持束管式光缆和带状光缆的跨接线。

光纤互连装置被设计成模组化的封闭盒，由工业聚酯材料组成。其容量为12、24、48根光纤。不同根数的光纤采用不同型号的光纤互连装置。其类型有100A、200A和400A。

图7.18　光纤互连装置

4.光纤连接模块

光纤互连模块一般有两个100A LIU，也有可以容纳2个10A用于ST光纤连接器的嵌板，最多容纳12个用于ST光纤连接器的光纤耦合器。

光纤交连模块有多达4个10A用于ST光纤连接器的嵌板，24个用于ST光纤连接器的光纤耦合器，每个交叉连接模块使用一个垂直过线槽(跨接线的过线槽)，每列LIU要有一个水平过线槽。

交连和互连是由模块组合而成的，因此，若框架或连接盒有足够的空间，则可根据需要增加新的模块。

5.扇形件

标准扇形件装设在光纤互连装置内，与光纤互连装置配合使用，使具有阵列连接器的光缆在端接嵌板处变成12根单独的光纤。每根光纤都有特别结实的缓冲层，以便在操作时得到更好的保护。

6.光纤连接器

光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸连接的元器件，又称为“活接头”。光纤连接器的作用，是实现光纤与光纤之间、光纤与应用系统的设备之间、设备与设备之间及设备与仪表之间的活连接，以便于应用系统的接续、测试和维护。光纤连接器是光系统中使用量最大的光无源器件，现在已经广泛应用的光纤连接器，其种类众多，结构各异。现详细叙述光纤端接的形式、光纤连接器的种类、光纤连接器的安装程序及光纤连接器的互连。

(1)光纤端接的形式。

①成品端接。成品端接就是光纤两端的连接器，是由生产厂商事先接好的，所以它的连接质量一般都比较高。成品端接的优点是方便，缺点是不灵活。

②半成品端接。半成品端接也可称为抽头拼接，它使用的是一段半成品的跨接线，一端已由厂商预先装好合适的连接器，另一端则是未加工的光纤。使用时可以根据实际需要，采用端接技术或拼接技术把光纤未加工的一端连到其他光纤装置上。半成品端接具有灵活性较强的优点，缺点是方便性较差。

③现场端接。现场端接就是根据实际需要，现场完成光纤连接器的安装工作。现场端接的灵活性很强，但技术要求也高。

(2)光纤连接器的种类。

在综合布线系统中使用的光纤连接器的种类较多，有ST连接器、SC连接器、FC连接器，还有FDDI介质界面连接器(M IC)和ESCON连接器等。

①ST光纤连接器用得最多，它主要用在光纤的端部，一般安装在光缆中的单根光纤的端点，以便在光电终端设备上交叉连接或互相连接。在综合布线系统所有的单工终端应用时，均采用ST光纤连接器，它与光缆接线箱(LIU)和光缆配线架上的ST光纤连接耦合器配合使用。

②M IC型是一种双工连接器。它通常接在FDDI光缆跨接线的两端，用于将FDDI装置连接在带有FDDI/ST耦合器的设备和信息插座中，并且可用于FDDI网的交叉连接或闭环连接。

(3)光纤连接器的安装程序。

以标准型STⅡ光纤连接器为例来介绍光纤连接器的安装程序。STⅡ光纤连接器在光纤端的安装比较复杂，技术要求较高。

①在剥除光缆的外护套时，用刀切割外护套的深度和剥除外护套的长度，都应按标准执行，不得损伤光纤。

②根据不同类型的光纤和不同类型的STⅡ插头，对需要安装的光纤做好标记。

③根据光纤不同的外皮和涂覆层，采用不同的剥线器，将光纤的涂覆层和外皮剥除。在剥除过程中有下列几点需要注意:

a.剥线器的刀片等必须清洗干净，不应留有粉尘，剥线前、后均应清洗刀片。

b.用蘸有酒精的布或纸擦去光纤上残留的外皮，要求细心擦拭两次，擦拭时不能使光纤弯曲。

c.不要用干布或干纸擦拭已无外皮的光纤，以免划伤光纤表面而造成缺陷;不应触摸裸露的光纤或将光纤与其他物体相接触，以免产生不洁之处。

④将准备好的干净光纤存放在专用的“保持块”中。在存放光纤前，应先将“保持块”处理干净，然后按顺序依次存放光纤，并使裸露的光纤部分悬空。若光纤被弄脏，应再用蘸有酒精的软布或纸细心擦拭两次。

⑤将光纤安装到STⅡ型连接器插头中，并用注射器把环氧树脂注入连接器插头内，使光纤上涂上一薄层环氧树脂外皮。有如下具体要求:

a.要求光纤表面有一层均匀的环氧树脂外皮。

b.光纤应从连接器中间正确插入，与连接器的洞孔关系应符合标准要求，光纤不应中断。

⑥采用专制电烘烤箱烘烤环氧树脂，将光纤与连接器在烘烤箱中烘烤约10min后取出，放在“保持块”上自然冷却。在整个烘烤过程中，为了保持光纤连接牢固，并避免受力弄断光纤，不得用手拿光纤部分，只能拿连接器主体。

⑦用专用切断工具在连接器插头的末端伸出光纤上刻痕，去掉多余光纤端部。为了便于光纤端面磨光处理，要求光纤不能在连接器插头尖端内有折裂等缺陷。另外，在连接器的插头尖部不得有残留的环氧树脂;若有发现，则应用干净的单边剃须刀细心除去。

⑧最后是光纤连接器制作最关键的工序，即进行磨光，具体要求如下:

a.所有磨光工具和物品必须清洁干净，采用蘸有酒精的布或纸擦拭整洁。

b.要按规定的操作程序磨光，在磨光时要特别小心，不得使光纤末端粉碎或折裂，要及时检查连接器尖端的平滑区的磨光情况，并进行最后磨光和最后检查。

c.一个合格的光纤末端应在核心区域中没有裂开的空隙、孔或深的压痕，或在包层中没有深的缺口。确认所磨的光纤末端可以使用时，便是符合要求的连接器。若不需立即使用它，则应用保护帽将其端部覆盖保护。如果检查不符合要求时，需重新端接。

(4)光纤连接器的互连。

光纤连接器互连比较简单。对于互连模块来说，光纤连接器的互连是将两条半固定的光纤通过其上的连接器与此模块嵌板上的耦合器互连起来。做法是将两条半固定光纤上的连接器从嵌板的两边插入其耦合器中。而对于交叉连接模块来说，光纤连接器的互连是将一条半固定光纤上的连接器插入嵌板上耦合器的一端中，此耦合器的另一端中插入的是光纤跨接线的连接器，然后将光纤跨接线另一端的连接器插入要交叉连接的耦合器的一端，该耦合器的另一端中插入要交叉连接的另一条半固定光纤的连接器。

ST光纤连接器的互连主要有三步，即ST光纤连接器的清洁、光纤耦合器的清洁和将ST光纤连接器插到耦合器中。

①ST光纤连接器的清洁:

取下ST光纤连接器头上的黑色保护套，用蘸有试剂级丙醇酒精的棉签轻轻擦拭连接头。

②光纤耦合器的清洁:

摘下光纤耦合器两端的红色保护帽，为了除去其中的碎片，用蘸有清洁剂的杆状清洁器穿过耦合器孔擦拭耦合器内部。如图7.19所示。使用罐装气，吹去耦合器内部的灰尘，如图7.20所示。

图7.19　ST连接器的清洁

图7.20　光纤耦合器的清洁

③将ST光纤连接器插到耦合器中:

将光纤连接器槽口对准耦合器上的冲突，插入后扭转连接器以使其锁定。若经测试发现光能量损耗较高，则需摘下连接器并用罐装气重新净化耦合器，然后再插入ST光纤连接器。在耦合器的两端插入ST光纤连接器，并确保两个连接器的端面在耦合器中接触，如图7.21所示。

注意:每次重新安装时，都要用罐装气吹去耦合器的灰尘，并用蘸有试剂级丙醇酒精的棉签擦净ST光纤连接器。

图7.21　将ST光纤连接器插入耦合器

7.4.4光纤交连部件管理/标记

在光纤布线系统中，对光纤交连部件进行管理是应用光纤系统、维护光纤系统中的重要手段和方法。光纤端接场按功能管理，它的标记分为两级，即Level 1和Level 2。

Level 1标记用于点对点的光纤连接，即用于互连场，标记通过一个直接的金属箍把一根输入光纤与另一根输出光纤连接(简单的发送端到接收端的连接)。

Level 2标记用于交连场，标记每一条输入光纤通过单光纤跨接线连接到输出光纤。交连场的每根光纤上都有两种标记:一种是非综合布线系统标记，它标明该光纤所连接的具体终端设备;另一种是综合布线系统标记，它标明该光纤的识别码，如图7.22(a)所示。

图7.22　光纤交连标记管理及标记

(a)光纤标签范例;(b)光缆标签范例

每根光纤标记应包括以下两大类信息:①光纤远端的位置，包括设备位置、交连场、墙或楼层连接器等;②光纤本身的说明，包括光纤类型、该光纤所在的光缆的区间号、离此连接点最近处的光纤颜色等。

除了各个光纤标记提供的信息外，每条光缆上还可增加其他标记以提供该光缆远端的位置及其他的特殊信息。光缆的特殊信息包括光缆编号、使用的光纤数、备用的光纤数以及长度，用两行来描述:第1行表示此光缆的远端在音乐厅A77房间。第2行表示启用光纤数为6根，备用光纤数为2根，光缆长度为357m。如图7.22(b)所示。