光纤机械接续与熔接实验

实验   光纤机械接续与熔接

一  实验目的
        1 了解光纤接续与熔接的过程
        2 熟悉光纤接续与熔接的方法与仪器

二  实验原理与框图   
不论是机械接续还是熔接的第一步都是末端预处理。包括剥离光缆的护套、缓冲管和涂敷层，直至暴露裸光纤。接下来进行光纤端面处理，以使光纤端面平整光滑并与中心轴线垂直。目前常采用可控制的折断法即划痕折断法，方法如下。首先在待折断的光纤上刻一道划痕，然后如图6.1 (a)所示进行操作，以使表面产生应力集中而折断，由此获得良好的端面。如果折痕不合适、应力控制不好，会使光纤中的裂纹分叉，成为若干条裂纹，叉形裂纹会在光纤端面上产生唇形或锯齿部分，见图6.1 (b)。
 

为了去除光纤末端表面上的外来微粒，必须用专门的方法和布料来清洁光纤。经过剥离、切割和清洁后的两根光纤便可以用来接合了。
机械接续的种类很多，图6.2给出了常见的几种固定连接器的外形图。图6.2 (a)是依靠毛细管定位的固定连接器，图6.2 (b)、(c)和(d)所示固定连接器的关键部位是V型槽，它能保持发射光纤与接收光纤相互对准。V型槽可以用铅板作主要材料，用冲模冲出V型槽，也可以用单晶硅材料以化学腐蚀法刻蚀出V型槽。V型槽对准基于外固定位，在切点A、B处保持接触，如图6.3 (b)所示，角度θ的选择有一定的要求。如果发射光纤与接收光纤的包层圆与纤芯圆均处于理想状态，则切点A、B可以保证发射纤芯与接收纤芯对准而实现低衰耗连接。如果发射光纤与接收光纤外径不一致，即使在切点A、B保持接触，纤芯也不可能对准，因此必然引入损耗。适当选择θ值，可以把这类损耗降低，又考虑到V型槽加工条件，θ值一般选在60º左右。机械拼接通常用于快速维修且只需少量接合的场合。
纤芯对准是很关键的，要求有非常高的精度。多模光纤可以采用外径对合法，而单模光纤必须采用芯轴对合（见图6.4）。外径对合可以由普通的显微镜肉眼观察来确定，而芯轴对合则必须用功率法或折射率差透镜效果法来确定。

熔接的过程首先让发射光纤和接收光纤的间隙维持几十微米，然后进行预热，最后使间隙逐渐缩小而熔合在一起。图6.5表示安置光纤预热、压入和整形各个阶段示意图，最后是光纤接头的增强。 光纤之间的接续增强是不可缺少的环节。电弧熔接后光纤用玻璃毛细管或不锈钢管增强，也可以用热缩塑料管增强。具体的实验步骤，要视所拥有的熔接机类型而定。