光器件基础知识

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纲,蝶形光缆,3,/,4,定义:光分路器是指用于实现特定波段光信号的功率辑合及再分配功能的光无源器件,光分路器可以是均匀分光,也可以是不均匀分光。,分类:根据制作工艺,光分路器可分为熔融拉锥(,FBT,)光分路器和平面光波导(,PLC,)光分路器两种类型。,熔融拉锥型(,FBT,),平面波导型(,PLC,),光分路器的定义及分类,FBT,与,PLC,的特点,FBT,型优点:,制作工艺简单,成本低;,可做不等分分路器;,FBT,型缺点:,损耗对波长敏感;,分光均匀性差,,1,:,8,以上很难保证均匀分光;,大分路比器件体积大、可靠性差;,熔融拉锥型(,FBT,),平面波导型(,PLC,),PLC,型优点,损耗对传输光波长不敏感,可以满足不同波长的传输需要;分光均匀,可以将信号均匀分配给用户;,结构紧凑,体积小;,单只器件分路通道很多,可以达到,32,路以上;,多路成本低,分路数越多,成本优势越明显,;,PLC,型缺点,芯片制作工艺复杂,门槛高,几乎被国外垄断;,相对于熔融拉锥式分路器成本较高,特别在低通道分路器方面更处于劣势。,PLC,型光分路器工作波段为,1260nm-1650nm!,PLC,光分路器的各类形态,机架式,盒式,微型,托盘式,插片式,PLC,光分路器的基本组成,经过一次封装之后的光分路器主要有以下部分构成:,PLC,芯片;光纤阵列(,FA,),;,封装管及胶水;,其中芯片与,FA,成本占到光分路器总成本的,50,60,;,典型插入损耗参考值,光功率的衰减包括光纤、光分路器、光活动连接器、光纤熔接,/,冷接接头等所引入的衰减,每个活接头插损,0.5dB,;,冷接子双向平均值插损,0.10 dB/,每个接头;,机械接续光纤插头(座)插入损耗参考值,0.5dB/,每个插头;,G.652D,光纤与模场直径不匹配的,G.657B,光纤连接时引入的附加损耗可取,0.2dB/,连接点。,光纤线路(含固定接头)衰减系数,波长窗口,光纤线路衰减系数(,dB/Km,),1310nm,0.38,(光纤带光纤,0.4,),1490nm,0.26,(光纤带光纤,0.28,),1550nm,0.25,(光纤带光纤,0.27,),均匀分光光分路器光学性能指标表,影响,PLC,品质的关键因素,1,V,槽的精度;,V,形槽之间间距会直接影响分路的插入损耗,芯数较多时除了每两个,V,槽之间的间距,还有累计公差造成与芯片的匹配问题,从而影响插入损耗;,V,槽的光洁度;,V,形槽的表面如果不光滑,会造成光纤放入后放不平整,做成成品后,温度变化时,会造成断纤或衰减大。,V,槽的形状;不能使用,U,形槽或不使用,V,形槽。否则温度变化时衰减会发生变化。,所用的胶是否合适,如果胶使用不当,器件不能在,-40,85,、高湿的环境中工作,并且在温度变化时产生应力,造成衰减大或断纤。,不同的胶有不同的特性,点胶的方式、固化时间、要求的紫外线的功率也不同,要使用适合的工艺,否则好的胶也不能达到好的效果。,在封装结束后要做高低温循环试验(时间不能过长),循环试验前、后都需要测试,以验证胶及工艺稳定性。,影响,PLC,品质的关键因素,2,一次封装后,PLC,分路器,封装胶,封装盒,封装空管,二次封装所用封装盒、空管、胶等材料在,-40,85,温度范围内的稳定性,阻燃性能。材料的稳定性不好会影响成品的插入损耗。,胶的粘接力、硬度、强度,不同的位置要用适合的胶。胶选择如果选择不当,温度变化时插入损耗会变大。,撕纤时不能将光纤撕断,否则熔接会造成插入损耗增大;涂覆层不能脱落,否则在使用过程中易断纤。,封装盒,2.0,出纤部分的抗拉强度(行业标准:,90N).,封装盒内分路器输入端及输出端光纤盘纤的弯曲半径不能太小,否则易造成插入损耗变大。,光纤活动连接器使用的所有材料的高、低温性能、耐腐蚀性能、阻燃性能。,光纤活动连接器的抗拉性能。,陶瓷插芯的同心度、材料(氧化锆)。,光纤活动连接器的插拔寿命。,光纤活动连接研磨的端面的三维参数、端面粗糙度、端面缺陷数。,光纤活动连接器的插入损耗及反射损耗。,光纤活动连接器端面三维参数测试报告,影响,PLC,品质的关键因素,3,光分路器常见故障处理,光分路器的某个或多个输出通道指标异常,这是最为常见的故障,最多发的原因集中在端口的连接器上,而连接器又主要集中在插针体的端面上和适配器的接口中。,一般处理办法:,(,1,)带插头的尾纤型端口,清洁异常通道的光纤活动连接器,清洁时应使用蘸有酒精的无脂棉纸,擦拭时应沿陶瓷面的角度一个方向擦拭,不应来回擦拭,以防止损坏端面;,(,2,)适配器型端口,清洁异常通道的适配器,清洁时应使用专用擦拭棒蘸酒精后将适配器及其内部的插针体的端面进行清洁。,光分路器,1,免跳接光缆交接箱,2,课 程 提 纲,蝶形光缆,3,现场制作活动连接器,/,冷接子,4,尾纤,与传统光缆交接箱比较,传统光缆交接箱链路连接方式,免跳接光缆交接箱链路连接方式,免跳接光缆交接箱,基本原理:光缆交接箱内的配光缆尾纤端接后存储(不连接适配器),配光缆尾纤可直接连接主干光缆成端的适配器或端口为适配器型的光分路器。,免跳接光缆交接箱,去除光跳纤、适配器,跳接光纤冗余管理,扩容方便,同时满足光纤点对点与点对多点业务的应用,节约成本,减少故障环节,节省光功率损耗,14,免跳接光缆交接箱,免跳接光缆交接箱可作为一级或二级光缆交接设备;,在,FTTH/O,接入方式下,一般设置在光缆汇聚点,处于第一级分光点位置。,15,免跳接光缆交接箱,插片式光分路器类,盒式光分路器类,主要种类,设置要求,光缆交接箱是用户光缆的汇聚点。交接箱安装位置应选择在便于施工、便于维护、管道资源丰富、不易受外界损坏、不妨碍交通、没有严重电磁干扰、无化学腐蚀的地方。,16,免跳接光缆交接箱,适配器法兰端子(主干光缆)编号:,如:遵循先从左到右,后由上到下按端子顺序连续编号。在适配器配置安装中,光缆交接设备内的适配器可按需配置,必须按编号顺序安装,不允许越号安装。,盘纤盒,/,熔接盒编号:,如:盘纤盒与熔接盒以盒为单位分别统一连续编号。盘纤盒由上到下依次按,101,、,102,、,103,编号;熔纤盒由上到下依次按,201,、,202,、,203,编号。,配光缆尾纤编号:,如:每根从光缆中熔接出来的尾纤均给予单独的物理编号,并永久保存。,标签印刷格式:,盘纤盒,编号光纤编号,例:,105,8 105,:,储纤盒,编号,8,:光纤编号(该编号是光缆中的光 纤顺序编号),编号管理,17,免跳接光缆交接箱,室外落地式免跳接光缆交接箱的安装与固定主要由引上管和地气棒的敷设、水泥墩的浇注、敷设内导管、箱体的安装等工作。,室内外挂墙式免跳接光缆交接箱的安装与固定主要分为安装箱体托架、在墙体上固定箱体等工作。,安装,免跳接光缆交接箱一般采用落地、挂墙、架空等安装方式,18,免跳接光缆交接箱,布线操作,光缆固定装置,主干熔接盘,(,熔配一体化托盘,),光分单元,光纤熔接、储纤盘,过路直熔单元,尾纤驻留装置,尾纤余长控制、布线走向合理、适配器选择需统一、光纤曲率半径不小于,30mm,。,室外落地式免跳接光缆交接箱结构图,插片式,室外落地式免跳接光缆交接箱结构图,盒式,I,型,室外落地式免跳接光缆交接箱结构图,盒式,II,型,II,型无跳接光缆交接箱,终端熔接一体化盘装在一侧(相当于正反两面是镜像关系),中间位置预留前后跳纤通道,容量为,I,型的,2,倍。,注意:,II,型无跳接光交正面的一体化盘出纤方向向左,背面的,出纤方向向右。,室内外挂墙式免跳接光缆交接箱结构图,挂墙式,室内落地式免跳接光缆交接箱结构图,室内落地式,24,免跳接光缆交接箱维护检修,光缆交接箱应有专人负责管理 确保通信和设备的安全,设专人定期检查维修,发现问题做好记录。,应有专人定期检查核对纤芯、光分路器端口的使用情况,做到图表、资料与实用相符。,定期检查交接箱箱体和底隔板,有无裂缝进潮现象及有无锈蚀现象以便采取措施修复。,检查交接箱内有无存放杂物,保证设备的安全。,光分路器,1,免跳接光缆交接箱,2,课 程 提 纲,蝶形光缆,3,现场制作活动连接器,/,冷接子,4,外形结构,光缆类别,外形尺寸标称值(,HL,),容差,1,芯和,2,芯,4,芯带,1,芯和,2,芯,4,芯带,蝶形引入光缆,2.03.0,2.04.0,0.1,0.15,注,1,:,H,表示光缆的短轴长,,L,表示光缆的长轴长。注,2,:对于自承式的光缆,除开吊线部分的尺寸应满足该表的规定。,注,3:,对于管道式的光缆,剥除护套及外加强件后的尺寸应满足该表的规定。,普通蝶形引入光缆,自承式蝶形引入光缆,管道蝶形引入光缆,蝶形引入光缆光缆结构,普通蝶形引入光缆,加强件,光纤(,1-2,芯),护套,光纤(多芯),加强件,护套,自承式蝶形引入光缆,光纤(多芯),加强件,护套,自承件,加强件,光纤(,1-2,芯),护套,自承件,1500N,增强件,普通蝶形光缆,阻水带,护套,普通蝶形光缆,增强件,护套,铝带(或铠装层),阻水带,600N,管道蝶形引入光缆,结构型式,名称,适用范围,GJXH,金属加强件、低烟无卤护套、蝶形引入光缆,室内布线,GJXDH,金属加强件、低烟无卤护套、蝶形引入带状光缆,GJXFH,非金属加强件、低烟无卤护套、蝶形引入光缆缆,GJXDFH,非金属加强件、低烟无卤护套、蝶形引入带状光缆,GJYXCH,金属加强件、低烟无卤护套、自承式蝶形引入光缆,室,(,内,),外架空引入,GJYXDCH,金属加强件、低烟无卤护套、自承式蝶形引入带状光缆,GJYXFCH,非金属加强件、低烟无卤内护套、自承式蝶形引入光缆,GJYXFDCH,非金属加强件、低烟无卤内护套、自承式蝶形引入带状光缆,GJYXH03,金属加强件、低烟无卤内护套、,PE,外护套、管道式蝶形引入光缆,室外(内)管道引入,GJYXDH03,金属加强件、低烟无卤内护套、,PE,外护套、管道式蝶形引入带状光缆,GJYXFH03,非金属加强件、低烟无卤内护套、,PE,外护套、管道式蝶形引入光缆,GJYXDFH03,非金属加强件、低烟无卤内护套、,PE,外护套、管道式蝶形引入带状光缆,GJYXH53,金属加强件、低烟无卤内护套、皱纹钢带、,PE,外护套、管道式蝶形引入光缆,GJYXDH53,金属加强件、低烟无卤内护套、皱纹钢、,PE,外护套、管道式蝶形引入带状光缆,GJYXFH63,非金属加强件、低烟无卤内护套、,非金属加强带,、,PE,外护套、管道式蝶形引入光缆,GJYXDFH63,非金属加强件、低烟无卤内护套、,非金属加强带,、,PE,外护套、管道式蝶形引入带状光缆,蝶形引入光缆,(,俗称皮线光缆,),按,YD/T 908,的规定划分型式、规格和编制型号。其中,分类代号中增加了符号:,GJX,蝶形引入光缆;,GJYX,室外(内)蝶形引入光缆。,蝶形引入光缆产品编号,在,1310,波长上的最大衰减系数为:,0.35,在,1383,3,波长上的最大衰减系数小于:,0.35,在,1550,波长上的最大衰减系数不大于,0.25(,特殊地区,0.21),光纤,:,光缆中的光纤符合,ITU-T G.657A2,标准,光纤成缆后的衰减系数满足下列要求:,截止波长:,(在,20,米光缆,2,米光纤上测试) ,1260,光纤在,1550,、,1625,波长上的弯曲衰减特性:,以,15,的弯曲半径松绕,10,圈后,,1550,衰减增加值应小于,0.03,,,1625,衰减增加值应小于,0.1,。,以,10,的弯曲半径松绕,1,圈后,,1550,衰减增加值应小于,0.1,,,1625,衰减增加值应小于,0.2,。,以,7.5,的弯曲半径松绕,1,圈后,,1550,衰减增加值应小于,0.5,,,1625,衰减增加值应小于,1,。,蝶形引入光缆光纤衰减特性,光纤识别:,光纤涂覆层可着色,着色应采用全色谱;,单纤可为本色或蓝色;,2,纤的为蓝、橙,2,色;,4,纤的为蓝、橙、绿、棕,4,色。,加强构件:,蝶形引入光缆中应对称放置两根相同的加强构件。,加强构件可为高强度不锈钢钢丝或磷化钢丝的金属加强构件,,也可以为非金属材料,非金属材料如使用纤维增强塑料时,默认要求使用,K-FRP,(或,F-FRP,以及其它拉张强度及抗拉杨氏模量、弯折性能不劣于,K-FRP,的产品,),。,加强构件应嵌入在护套内,不得外露。在光缆制造长度内,加强构件不允许有接头。,增强构件:,对于,自承式或管道蝶形引入的光缆,,光缆中除了应放置加强构件外,一般还应放置增强构件。光缆的增强构件宜为吊线,用以架空敷设时承载大部分的张力。吊线一般为单根钢丝或由多根金属线绞合而成,也可用纤维增强塑料(简称,FRP,)圆杆。在光缆制造长度内,增强构件不允许有接头。,蝶形引入光缆技术要求,阻水层:,光缆护套以内的所有间隙应有有效的阻水措施,在钢(或外护套)带和普通蝶形引入光缆之间设有阻水层。阻水层材料可以是,吸水膨胀带或阻水纱,,也可以是,热熔胶,或间隔设置阻水环,。吸水膨胀带和阻水纱性能应分别符合,YD/T 1115.1,和,YD/T 1115.2,规定。,护套:,对于低烟无卤阻燃聚烯烃护套,护套材料宜符合,YD/T 1113,规定。对于聚氯乙烯护套,护套材料宜符合,GB/T 8815,中,HR-70,型“,70,柔软护套级软聚氯乙烯塑料”的规定;对于聚乙烯护套,护套材料宜符合,GB/T 15065,的规定。,护套表面应平整光滑,其断面上应无目力可见的裂纹、气泡和砂眼等缺陷。,护套应连续地挤包在光纤、加强构件上。,加强构件外和增强构件外的护套最小厚度均应不小于,0.4mm,管道蝶形引入光缆外护套厚度不小于,1.0mm,。,吸,水,前,吸,水,后,阻水纱吸水前后对比,蝶形引入光缆技术要求,蝶形引入光缆,护套的机械物理性能,序号,项 目,单位,指 标,LLDPE,MDPE,HDPE,ZRPO,1,抗拉强度 热老化处理前,Mpa,10,12,16,10,热老化前后变化率,TS(,最大值,),%,20,20,25,20,热老化处理温度,1002,热老化处理时间,h,2410,2,断裂伸率 热老化处理前,(最小值),%,350,125,热老化处理后,(,最小值,),%,300,100,热老化前后变化率,ES(,最大值,),%,20,20,热老化处理温度,1002,热老化处理时间,h,2410,3,热收缩率,(最大值),%,5,热处理温度,1002,1152,852,热处理时间,h,4,4,4,4,耐环境应力开裂,(50,96h),个,失效数,/试样数:0/10,注:,LLDPE、MDPE、HDPE和ZRPO分别为线性低密度、中密度、高密度聚乙烯和阻燃聚烯烃的简称。,蝶形引入光缆,外护套的机械物理性能,受力时间,拉伸力,(N),压扁力,(N/100mm),适用护层形式,短期,长期,短期,长期,室内,非金属加强件,80,(,100,),40,(,60,),1000,500,H,金属加强件,200,100,2200,1000,H,自承蝶形引入光缆,600,300,2200,1000,H,管道蝶形引入光缆,(600N),600,300,1000,300,(H)03,管道蝶形引入光缆,(1500N),1500,600,1000,300,(H)53,63,蝶形光缆机械特性指标,蝶形光缆温度特性,分级代号,适用温度范围(摄氏度),允许光纤附加衰耗(,dB/km),级别,底限,高限,1310nm,1550nm,室内,A,-10,+50,0.1,0.1,室外,B,-20,+60,0.2,0.2,室外,C,-40,+70,0.3,0.3,注:光缆温度附加衰减为适用温度下相对于,20,C的光纤衰减差。,青海、西藏及黄河以北地区,-60,70下1310nm及1550nm附加衰耗不大于0.3dB。,蝶形引入光缆机械及温度特性,应能从光缆分离口处较容易地将光缆分离,200mm,,其撕裂力的最小值应不低于,3N,,最大值应不大于,10N,;,分离后,光纤应能完全裸露出来,且着色层无明显剥落,分离出来的光纤应不能从剩余的光缆中用手抽动出来;加强构件处的护套应保持完整,无裂纹。,蝶形光缆可分离性,热熔式成端,端头内预置光纤,蝶形缆开剥后与端头内预置光纤用专用熔接机进行熔接,实现接续。, 端头成本昂贵,单个端头售价约,30,元,且只有进口产品,国产没有。, 需要配备专用熔接设备,设备投入昂贵。, 熔接需要专业技工,人工成本高。, 不可重复使用。,机械式成端,机械式成端亦称为机械式快速连接插头,又可以分为预置纤结构和直通纤结构两种。,两种结构的端头成本昂贵。,预置纤结构的匹配液存在流失和污染的问题,后续维护费用高,质量存在不确定性。,直通纤结构处于盲接施工,连接器端面质量纯粹依靠专业技工的操作技能,且无检测手段来检测端面,人工成本高。,一次接续成功率不高,熟练技工为,85%,左右。, 可重复使用,但次数有限。,蝶形光缆与常规尾纤进行熔接成端,蝶形光缆与常规尾纤进行熔接成端:此种方式同样存在熔接机器设备投入和施工人员技能、人员成本的问题;由此还带来另外一个问题,楼内分光分纤箱或者分纤箱的体积就会做得较大,因为要收容尾纤和熔接点,而此类箱体的体积不易过大,否者很难找到适宜的地点来安装。,在单模光纤连接时,除要求纤径一致之外,更重要的是要求在实质上代表分布宽度的模场直径,(MFD:ModeField Diameter),一致。,目前工程中多采用高精度自动熔接机,光纤端面切割好后,光纤间的对准、调整、熔接及损耗测量等步骤都在微处理机的控制下自动完成,熔接质量很好,接头附加损耗可控制在,0,1dB,以下。,工厂化加工、制造的皮线尾纤(预端接),为解决上述,3,类成端方式的缺陷,工厂化制造的皮线尾纤应运而生,它在工厂内进行成端,不采用匹配液或者熔接方式,而是直接借鉴普通尾纤的加工方式,用研磨工艺进行加工,其结构和加工工艺流程分别如下:,皮线尾纤的优势,采购成本控制优势,维护成本优势,施工费用的优势,报废率更低的优势,性能指标的优势,其它优势:,A,、 现场测试简约;,B,、 施工的便利,皮线尾纤的缺陷,皮线光缆的铺设时需要丈量,皮线插头的穿管存在局限性,施工时注意事项:,需根据各楼层所需长度区分选择蝶形尾纤;,穿管施工时从没有连接器端头的一端单向穿纤;,请勿蛮力拉扯连接器端头;,应保持连接器端面清洁,用蘸有酒精的面纸清洗端面;,未使用的端头应使用防尘帽保护,并悬挂放置或固定在箱体内,请勿随意拖放在地面上,避免因现场环境给连接器带来污染。,光分路器,1,免跳接光缆交接箱,2,课 程 提 纲,蝶形光缆,3,现场制作活动连接器,/,冷接子,4,机械式现场组装光纤活动连接器,机械式现场组装光纤活动连接器能在,2.0mm3.0mm,单芯蝶形引,入光缆、,2.0mm,和,3.0mm,圆形单芯光缆护套上端接,并可在,250um,预涂覆光纤或,900um,紧套光纤上端接。按产品的制作原理可分为预置,光纤机械接续型和直通型(非预置光纤机械接续型)。,机械式现场组装光纤活动连接器是一种在施工现场采用机械接续方式直接成端的光纤活动连接器,一般用于入户光缆的施工和维护,连接器结构包括,SC,型和,FC,型。,机械式现场组装光纤活动连接器应选用可重复组装型,确保一次组装失败后可返工再次组装,并且在重复组装时,方便开启。,机械式现场组装光纤活动连接器组装性能要求,单芯光纤机械式接续子组装性能要求,预埋型现场活动连接器内部结构,预埋型,:,生产过程中,在陶瓷芯前段预埋裸纤,且端面经过精密的研磨处理和检验。,现场对用户光缆的光纤端面进行切割,并通过内置对准机构和预埋裸纤机械连接。,Ferrule (,工厂研磨,),预埋光纤,入户光缆的光纤与预埋光纤在铝合金器件内部实现机械接续,连接器,现场组装,的过程中无需注胶、研磨。,Backbone,铝合金,V,型槽,入户光缆,匹配液,将现场切割且未经研磨的光纤,直接插入,器件,直接与其它连接器进行对接。,入户光缆,直通式腔体,直通型现场活动连接器内部结构,直通型:,生产过程中,陶瓷芯完全贯通。,现场对用户光缆的光纤端面进行切割, 直接插入陶瓷芯。,目前市场上,大部分的直插型现场连接器的端面在现场是没有经过研磨和检验的。,对网络质量影响的关键点,直通型,预埋型,光纤端面切割不平整,依靠人工利于辅助工具进行现场研磨切割端面,利用匹配液进行弥补光纤端面切割的不平整,夹持件对光纤的夹持力,利用与预埋型不同结构的夹持件保证光纤不能前后有较大的位移,有匹配液,对夹持件维持的前后夹持力要求较直通型的要低,夹持件的材质,要求膨胀系数与光纤类似,需具有一定弹性,要求膨胀系数与光纤类似,需具有一定弹性,陶瓷插芯端面的研磨,依靠人工利于辅助工具进行现场研磨切割端面,工厂研磨成型,陶瓷插芯孔径的差异,陶瓷同心度较低,一般采用,1.0um,或,1.5um,的规格,一般采用同心度,1.0um,或,0.5um,及以下的规格,匹配液,无须匹配液,无该项产品指标的成本和风险考虑,需要内置一定匹配油用以满足预置纤与光纤对接时的光学特性,劣质产品或替代性产品一般难以满足要求,且匹配液存在受粉尘及其他颗粒污染的机率,操作人员的技能要求,专业要求较高,且需要配备较专业的研磨工具,专业技能要求相对较低,无须进行陶瓷端面的现场研磨,两型产品指标与应用时关键点的对比,主流预埋型产品夹持件原理对比,【,复位式,塑料,V,型槽,】,金属外壳,楔形器件,插入楔形器件,取出楔形器件,上下层单元复位。,V,形槽,上层单元,下层单元,【,压接式,金属,V,型槽,】,顶盖,主体,定位固定单元,V,形槽,下压后的永久接续,光纤夹持件的材料:,预埋纤型对光纤对接部分的材料选材要求非常高,要求膨胀系数与光纤类似,需具有一定弹性。,45,Thank You !,
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