一、光纤连接方法

光纤通信系统和光纤光缆传输性能检测系统中，都需要把光路连接起来，光纤之间的连接是必不可少的一环。光纤的连接本质上是光纤之间的对接耦合，光纤的连接是通信系统构成和光纤光缆性能检测中时刻要碰到的，我们必须熟练掌握光纤的连接技术。

在光纤之间实现互连主要有两种方式。一种是用连接器实现光纤的活动连接，它可以多次反复插拔装接。光纤通信系统的光端机和许多光纤光缆性能检测仪器都装有光纤连接器接口，对装有光纤连接头的光纤，可以直接与这些端机或仪器相接，使用十分方便。只需注意，光纤连接器有许多种类，它们的结构有所不同，互相之间并不一定能互换使用，这时候就必须使用转接器（适配器）进行转接。另外一种光纤连接方式是固定连接或者永久性连接，这是一种得到广泛应用的光纤连接方式，在光纤链路构成中得到最广泛的应用。

光纤的固定连接也有多种形式，光纤连接过程中的光纤处理、端面制备等方法是光纤测量的基本技能，我们专门用一节来介绍这些技术。

二、光纤连接损耗的初步分析

在介绍光的固定连接方法之前，先初步了解一下光纤对接时的耦合损耗情况。

影响光纤对接时的耦合效率（或耦合损耗）的因素很多，这些因素基本上可分为两大类。一类是固有的，是被连接光纤本身的特性参数的差异，如纤芯直径、模场直径、数值孔径的差异、纤芯（或模场）的同心度偏差、纤芯随圆度等。由这些因素所引起的光纤对接损耗，一般是无法通过连接技术来改善的；另一类是光纤连接时光纤的端面质量、对中质量和连接质量等因素，具体来说就是光纤的端面切割质量，光纤轴间的横向错位、端面间距、纤轴的角度倾斜、纤芯形变等因素。这类因素所引起的连接损耗可通过连接技术的改进得到改善。

(一)光纤端面的反射损耗

两根光纤对接时，端面之间可能没有紧密接触而留有一些空隙。间隙中介质一般是空气，其折射率n0与光纤纤芯的折射率n是不同的。这样，在两个光纤的端面上光传输时便会产生菲涅尔反射，引起光传输损耗。在一个光纤端面上，光传输时的耦合效率η为：

                  (1-5)

公式(1-5)说明不考虑其它因素时，光纤对接因端面间隙处端面反射的存在而引起的耦合损耗。

一般空气的折射率n0=1，光纤纤芯折射率n=1.46，所以在一个光纤端面上的光耦合效率η=0.93，即在一个光纤端面上产生反射损耗Lf：

           (1-6)

光通过光纤接点传输，经受在两个端面上反射，一次从发射光纤到空气；一次从空气到接收光纤，所以在一个光纤接点上，由反射引起的损耗总是0.32dB。

这是个相当大的损耗，在实际的光纤对接时应设法避免或降低。减小这种反射损耗的途径，一是设法使对接的两个光纤端面紧密接触（如光纤连接器中的物理接触——PC），甚至干脆把两根光纤熔融连接起来，这样，两个端面之间完全没有了空气间隙，也就消除了因端面反射引起的光传输损耗。这一点，在监测光纤熔接过程中还可以用来判别光纤熔接质量的好坏。在无法完全消除面之间的间隙时，应在两个对接光纤端面之间加注折射率匹配材料，因其折射率接近光纤纤芯的折射率，从公式(1-5)可知，这样可以大大降低端面反射所引起的光传输损耗。

图1-5  光纤对接时横向错位X

(二)光纤的横向错位

光纤在对接时，无论用微调架调节对准还是用V型槽之类工具定位，都不可能使两根光纤的纤轴完全平行并对准，在两根对接的光纤的轴线之间多少有一些偏离，如图1-5所示。

当要求因纤轴的横向错位X所引起的光纤连接耗小于0.1dB时，对于常规多模渐变光纤(2a=50μm,△=1％)，横向错位必须小于3.0μm；对于1300nm通信用单模光纤(2a=10μm,△=0.3％)，横向错位必须小于0.8μm。显然，对单模光纤连接其对准确精度比多模光纤要高得多。

(三)光纤纤轴的角度倾斜

光纤连接时，因种种原因，使两根要连接的光纤纤轴互相不平行，形成图1-6所示的那种情况，即两根光纤的轴之间有一角度倾斜，这种纤轴之间的倾角θ也会引起光耦合损耗。

图1-6  纤轴之间的倾角θ

要使因纤轴倾角引起的光耦合损耗小于1dB,必须要求倾角θ小于5°；若要使光纤连接损耗小于0.1dB，要求多模光纤的轴倾角θ小于0.7°，而单模光纤的轴倾角必须小于0.3。

(四)光纤端面间隙

两根对接光纤端面之间留有一定间隙d时，显然也会引起光传输损耗。

在同样的连接损耗要求下，对端面间隙d的要求不如对纤轴的横向偏移X那样严格。

以上各种情况都要假定用同一种光纤进行连接的情况，若连接的光纤不是同样光纤，那末由于光纤本身特性参数的差异，将引入连接损耗。

(五)光纤参数的差别

1. 多模光纤

我们把连接的光纤一根称为发射光纤，记为T；另一根称为接收光纤，记为R。

(1) 纤芯直径不同，它们的半径分别标为aR和aT。当把它们连接起来时，在均匀模式功率分布条件下的光耦合效率为（假定aT＞aR）：

R→T   η=1(无耦合损耗)

T→R             (1-7)

(2) 数值孔径（NA）不同，同样记为NAR和NAT，并设NAT＞NAR，则在均匀模式功率分布条件下，光耦合效率为：

R→T   η=1(无耦合损耗)

 T→R             (1-8)

(3) 光纤的折射率分布指数q不同，记为qR和qT，并设qR≥qT，则在均匀模式功率分布条件下，连接时的耦合效率为：

           (1-9)

(4) 光纤纤芯椭圆。光纤纤芯不圆时，对接损耗就会增大。纤芯不规则无法考虑，这里只涉及纤芯椭圆的情况并设椭圆度，而且连接的两根光纤有同样的椭圆度，在最差的情况下对接，即一根光纤的长轴(2b)对另一根光纤的短轴(2a)，这时，对接收的耦合效率ηMM为：

     (e≤5％时)       (1-10)

2. 单模光纤

模场直径的差异。用模场半径计算连接时的耦合效率：

         (1-11)

由于单模光纤的特殊性，所以无论是从模场直径大的光纤向模场直径小的光纤传输还是从模场直径小的光纤向模场直径大的光纤传输，它们的光耦合效率是一样的，即连接损耗一样。这一点，与不同芯径的多模光纤连接的结果完全不同。

(六)光纤端面情况

光纤相连接时，光纤的端面都需经过切割处理，所得的光纤端面与理想状态总有一点差别。端面质量不理想，造成了光纤连接时光传输损耗增大，特别是在对接（不是熔接）时，影响更大。

1. 光纤端面与纤轴不垂直（斜的端面），对接时有一夹角θ，如图1-7所示。θ是两个光纤的端面角θ1与θ2之和。这种光纤端面相对接时，在均匀模式功率分布时，在突变型光纤时耦合效率是：

         (1-12)

式中，K是光纤折射率与端面间介质折射率之比，△是光纤纤芯、包层相对折射率差。

图1-7  斜端面耦合情况

2. 凸形光纤端面。这种端面情况如图1-8所示。图中d1、d2表示两个端面的弯曲程度。突变型光纤，在均匀的模式功率分布情况下，其耦合效率为：

        (1-13)

图1-8  凸形端面对接

以上列举了影响光纤连接时耦合效率或耦合损耗（即连接损耗）的许多因素，以及单独考虑一种因素影响的结果。实际光纤连接的光传输损耗是各种因素综合影响的结果，可以在以后的实际操作中参照上述结论，分析体会影响光纤连接损耗的主要因素。

三、光纤的熔接

在这一部分我们将简单介绍几种光纤固定连接的方法，并着重介绍光纤熔接的全过程。这些方法是在光纤检测和通信工程中要广泛使用的。

(一)光纤固定连接的几种方法

1. 套管连接

光纤经过去除涂层、清洁处理后，插入图1-9所示的套管，直到两个端面接触。一般地需要在切割好的光纤端面上先蘸上折射率匹配材料再进行对接。套管的内径应与光纤外径相当，这样可得到满意的连接效果。

图1-9  套管连接

2. V形槽连接

将处理好的光纤放入V形槽内，放上盖板，然后轻轻推插光纤，使两个端面接触到。必要时端面之间应加注匹配材料。V形槽的深浅和光纤外径的一致性将保证可以获得满意的连接效果（见图1.10）。

图1-10  V形槽和板      图1-11  三棒连接

3. 三棒连接

图1-11示出了三棒的放置，棒的直径约为光纤外径的6.5倍，外面套有弹性材料，用以固定棒的位置。用类似于套管连接的方法使光纤在三棒的空隙中对接。

4. 熔融连接

用电弧、火焰或激光加热要连接的光纤的两个端面（已处理过的），使它们熔融直至“烧结”在一起。这种方法连接光纤都是在专门的光纤熔接机上完成的。

(二)光纤的熔接

1. 光纤的熔融方法

可以用多种方法加热光纤并使其熔融。如用电热丝加热，这种方法不容易得到能使玻璃光纤熔融的高温（对石英玻璃光纤，其熔融连接温度要2000℃以上）。也可以有用大功率激光器，如CO2激光器的激光束加热光纤，这可以获得非常清洁的加热状态，很适宜于做高强度光纤接头。但是使用激光束加热的激光器辅助装置较为庞大，花费也大，所以使用得并不广泛。也有使用各种火焰进行加热的，如丁烷氧焰，氢气火焰，氢氧焰，氢氯焰，氢氯氧焰等等。特别是氢氯焰，能做出强度最好的光纤熔接头。可惜的是使用各种火焰加热时自动控制比较困难，而且也不甚安全，所以还没有得到普遍推广应用，仅在个别对光纤接头强度有特高要求的场合使用。另外一种加热方法就是通过电弧放电，在光纤端头附近局部区域通过放电的方法产生高温使光纤熔融。这种方法可以通过控制电弧的放电电流而很方便地得到不同的温度，所以很容易实现自动控制。而且用这种方法所做的光纤接头质量好、损耗小、接头的强度也不错。这种电弧熔接光纤的方法已经在光纤熔接机中得到了广泛的应用。

2. 用光纤熔接机熔接光纤

光纤熔接机的发展史，已经经历了几代商品过程，最早的光纤电弧熔接机，光纤的对中和熔接过程都是手动操作的。从只适用于多模光纤发展到适用于多模光纤单模光纤的熔接，光纤熔接机的对中调整和定位精度大大提高了，可以达到0.1μm。最初的多模光纤熔接机以光纤外层作基准面进行对中调整，以后发展成光功率监测调整，现今的自动对中熔接机融入了显微摄像、微机技术和图像校正等新技术，形成了“纤芯直视”式自动熔接机，甚至可以一次熔接多根光纤。

光纤熔接机必须具备下述性能：

●熔接机必须具有能固定光纤的精密光纤夹具，放置发射光纤和接收光纤的夹具的轴向应有极高的平行度。

●要有精密的微调功能，一般要求能在x、y、z三个方向上能进行精密调整，调节精度达0.1μm。

●电弧放电要稳定，光纤熔接条件可调节，以适应各类光纤的熔接。

(1)光纤熔接前的准备工作

在光纤熔接的全过程中，需要精确地执行许多操作，主要是三个方面，即光纤端面制备、光纤精密对中和光纤的熔接和定位。在光纤熔接之前，光纤涂层的去除、清洁及端面制备工作必须仔细认真地对待。

●光纤护层的去除。剥开光缆，其中的光纤的外面可能还有两层塑性保护层。一般，最外层是光纤的二次被覆层，二次被覆层可能是紧套的尼龙护层，也可能是松套的聚丙烯(P.P)、聚酯(PBT)、聚四氟氯乙烯(FEP)等塑料套管。这二次被覆层可以用专用的割刀割断然后用手拉去；在没有专用工具时，用单面或双面刀片割断被覆层，用手拉去套管。但除去紧套的尼龙护层必须用刀片来削除。

紧贴着石英玻璃光纤外表面上还有一层塑料涂层，即光纤的一次涂覆层，这一层涂覆材料一般用两种方法来去除。一种是机械方法，可用刀削去，也可用火焰把它烧掉，最好利用专用工具来剥除一次涂覆层，用机械方法剥除光纤的一次涂覆层，可能会损伤石英玻璃光纤的外表面，特别是用火焰方法去除涂层，将使光纤本身的机械强度大大降低；另一种方法是化学方法。用某种化学溶剂来去除光纤上的一次涂覆材料，根据不同的一次涂覆材料选用不同的化学溶剂；紫外固化(uv)的丙烯酸酯涂层，可以用二氯甲烷或二氯乙烷和三氯甲烷中任何一种作溶剂，将带有涂层的光纤在溶剂中浸泡数分钟，这类涂层便会溶胀，甚至脱落。用脱脂棉或纱布轻轻揩抹就能方便地去除这类涂覆层；当光纤的一次涂层材料是有机硅树脂时，需把它放在浓硫酯中浸泡，直到把有机硅树酯涂覆层全部溶解掉；如果光纤的一次涂覆层材料是环氧树酯，那么就要用热的（约200℃）强酸（如浓硫酸）来浸泡、去除。硫酸有很强的腐蚀性，使用时必须千万小心，务必慎用。

光纤的一次涂覆层去除后，需仔细检查一下一次涂覆层是不是已经去除干净了。一次涂层去除干净以后，用蘸有酒精（无水乙醇）或丙酮的纱布或脱脂棉捏住光纤轻轻擦洗，务必使去除了一次覆层的裸光纤外表面上没有污染、水份及灰尘，否则会影响光纤熔接质量，甚至出现气泡。

●光纤端面切割。无论是光纤对接还是熔接，要获得耦合损耗小的光纤高质量接头，被接光纤端面的质量是关键。光纤连接，要求光纤端面必须平整、端面与纤轴垂直。要得到满意的光纤端面，必须使用光纤切割刀等手段来获取高质量的光纤端面。当然可以采用切割、研磨、抛光的方法来获得平整的光纤端面，就像做光纤连接器那样，但这种手段太繁杂，不能在要求快捷时使用。在光纤对接和熔接过程中现在都使用专门的光纤切割刀来制备光纤端面，现在商品光纤熔接机都附有性能很好的光纤切割器。

高级的商用光纤切割刀，可以做出几乎接近理想的高质量光纤端面，而且成功率也很高。这些光纤切割刀工具所用的光纤切断方法基本上有两种。一种是在施加有一定张力的光纤上用金刚石一类刀刃在光纤的要切断部位处划（或刻）痕，一旦光纤表面出现裂纹，光纤就会在所加张力的作用下在划痕处崩断，从而得到所要的平整端面。另一种是先在裸光纤上用刀刃划痕，然后弯折光纤，或者在对光纤同时施加张力的情况下弯折光纤，光纤折断后便获得高质量的光纤断面。实际切割光纤时，对光纤施加的张力应在正确的范围内，如对外径为φ125μm的石英玻璃光纤，所加的张力约100～300克。另外，必须注意，在弯折光纤时要防止光纤受到扭转（光纤的扭转必须小于1cm），否则断裂端面会出现唇边，或断面粗糙，如图1-12中所示的情况(a)和(b)。

这种划痕-弯拉光纤的切割过程可用图1-13来概括：

(a)唇边； (b)中间雾状区右边粗糙不平； (c)良好的端面

图1-12  光纤端面的质量

图1-13  光纤端面切割过程

在图1-12中，已经看到了切割光纤所得到的质量，我们可以把光纤断面分成三个区域，见图1-14所示。

(a) 划痕点附近虚线内的区域，其半径为r，这是很平整的镜面区域；(b) 镜面区域边缘附近的雾状模糊区；(c)凹凸不平的粗糙区域，位于划痕点的对面。

光纤断面上的镜面区域的大小与光纤上所受到的本地应力F有关。

          (1-14)

式中，K是镜面常数，对于熔融石英K为7.5kg/mm2；碱玻璃的K为6.1kg/mm2。从(1-26)式可知，在光纤上用金刚石划痕以后，光纤上必须有足够的应力，才能使光纤断裂；但是，所加的应力不能太大，否则镜面区域的半径将太小。同时在光纤划痕点的对面将出现上述(b)那样的粗糙不平的区域。由公式(1-14)得，要使镜面区域的半径r≥a（a是光纤半径），要求在端面上所有点处的本地应力F小于K/。但是无疑地，F必须大于0。否则在划痕点的对面将形成唇边。此外，应力F必须与光纤的纤轴平行。应力F与纤轴不平行的后果是形成非零端面角（即端面与纤轴不垂直）。这样，光纤上所加应力σ的范围是0＜F＜K/。若在光纤上划痕太轻，那么需要加比较大的应力才能使光纤折断，这样得到的光纤端面质量就不会高。但是，划痕太重，会在端面上留下缺口，甚至直接弄断光纤。对于单用张力拉断光纤的切割方法，为保证获得镜面似的端面，需加较重的划痕，使在划痕点处所受的张应力最大，而后向周边逐渐减小，只要直到划痕点对面的应力仍然大于零的话，这样获得的光纤切割端面的质量是好的。对光纤施加张力的同时再弯曲光纤，是通过光纤弯曲产生弯曲应力,在光纤上实现上述应力状态（E为光纤的杨氏模量，石英光纤的E=7000kg/mm2，R是弯曲半径）。

图1-14  光纤断面情况

我们了解了光纤切割的断面形成过程，将有助于掌握手持光纤切割端面的方法。因为有些场合受条件没有很好的光纤切割刀，有些场合用手工切割光纤可以加速检测过程。所以必须掌握光纤手工切割制备的技能。手工切割光纤时，手持裸光纤，用金刚石刀、红宝石刀、或碳硅片的刀口以一定的力在裸光纤表面上划（刻）痕，然后拗断光纤，手工切割光纤过程很简单，但仍需多加练习才能熟练掌握。特别要注意对光纤划痕时，切割刀口必须与光纤轴要尽可能垂直。手工切割所得光纤端面的端面角在0～5°之间。优异的光纤切割器可以得到端面角小于1°的光纤端面。

光纤切割工具再好，也不可能达到100％的成功率，因此在切割光纤以后，应检查一下光纤的端面质量如何。一般在光学显微镜下观察光纤端面，从放大了的端面像能清楚地看出端面质量情况，正如图1-12所示的那样。同时还可以看出光纤端面的清洁程度。一旦发现光纤端面质量不好或被沾污时，应重新清洗、切割，直到满意为止。现在商品光纤熔接机都有观察监视功能，光纤端面从正交的两个方向得到监视。

(2) 光纤的熔接

●裸光纤在制备好端面以后，就可放入光纤熔接机的光纤夹持器上并固定。光纤夹持器多为V形槽结构，压板由弹性材料做成。注意用压板夹持光纤时，应压在光纤的未去除涂层的部分，不要夹在裸光纤上，以免光纤表面受到损伤或者甚至夹断裸光纤。

有些光纤熔接机的光纤装夹，光纤是以一定的弧度放置的，这样可以保证近光纤端面附近一段保证平直，如图1-15所示。

图1-15  带状光纤熔接机的夹纤机构

●光纤对中。利用光纤熔接的精密微调机构，将两根要连接的光纤面准确地对中。可以根据光纤的外表面作基准面使被连接光纤对中；也可以根据透过的光功率大小为依据进行对中；也可以以光纤纤芯中心为基线进行对中。这一过程，在自动光纤熔接机上是由机器自动完成的，光纤对准精度优于0.1μm，调节范围数十微米。一般，对中过程需在x、y、z三个方向反复进行，直至达到一个最佳位置。有些光纤熔接机只有一维调节机构（z方向）。

●放电。在光纤熔接机的电极上加上直流电压、交流电压或高频电压都能引起两个电极间的火花放电。光纤自动熔接机中，由微机自动控制放电电流的大小和放电时间的长短，甚至有的还通过气压传感器自动调整放电强度。图1-16示出了电极之间放电电弧的强度分布。

●光纤的熔接过程。把光纤熔接起来是使光纤对中状态固定下来的最好的一种定位方式，是获得高质量光纤接头的最后的关键过程。

图1-16  电火花的电流分布

自动光纤熔接机中存储有20多种熔接参数，使用时必须根据光纤类型预先选用设定，有些可能要先经熔接试验后，才能选定。

光纤的放电熔接要在一定的条件下进行，表1-1列出一些主要的熔接参数作参考。

表1-1  光纤熔接参数

光纤类型

(1)初始定位  (2)除去定位件  (3)设置预熔间隙

(4)光纤预熔  (5)推进熔接    (6)熔接结束

图1-17  光纤熔接全过程

这里必须指出，如果被熔接的光纤纤芯的偏心量较大时，用正常熔接条件熔接时，在接点处会由于光纤表面张力的缘故使原来已经对准的纤芯产生偏移，见图1-18所示。

图1-18  偏心量大的光纤熔接情况

所以，在熔接偏心量大的光纤时，应选用较短的熔接时间。但必须注意，光纤熔接时间太短，会因两根光纤没有充分融合在一起而影响光纤接点的牢度；熔融时间过长以及光纤推进量过多，又容易引起光纤发生形变，甚至使加热区边缘附近光纤变细。

●熔接部位的增加。光纤的熔接部分现在是裸光纤，又经过加热处理，裸光纤本身的机械强度已经降低。所以光纤熔接部位的机械强度低于整根光纤的机械强度。因此，通常要在光纤连接部位采取增强保护措施。最简单的增强措施是在光纤端面处理之前先套上一根有适当长度的硬套管，如钢管、玻璃毛细管或硬塑料管，它们的内径大于光纤外径，光纤熔接好以后，将此管移至熔接部位完全套住接头附近的裸光纤，在其内注入快干胶封住。现在普遍采用图1-19所示的那种热收缩塑料套来增强。该管的内管是EVA热熔软塑料，可以填充裸光纤部位的空隙并起缓冲作用，外管是热收缩塑料管（辐照聚乙烯材料）内、外管之间有一根直的钢针。光纤穿在内管中，在熔接好光纤以后，将该管移至加固部位并对其加热，辐照PE管收缩就牢牢地固定了套管的位置，裸光纤部分的机械强度由钢针得到了加强。图中也示出了这种套管的参考尺寸。

图1-19  光纤接头用热收缩套管

●光纤接头质量。光纤熔接起来以后，外表根本看不出与原光纤有什么不同，好的接头，即使在显微镜下也难于找出熔接点位置。但熔接过后的光纤内在质量还是有了变化，主要在于：a.熔接后的光纤的抗拉强度变弱了；b.熔接点出现了附加损耗。

熔接光纤的强度测量与光纤抗拉强度测量方法一样。光今先进的光纤熔接机附带有张力筛选功能。当光纤熔接好以后，先经过一定应力的张力筛选，筛选通过以后再进行套封增强。非熔接的石英玻璃光纤本身的拉断强度可达到6～8kg/mm2，经过电弧熔接过后光纤的强度在2～3 kg/mm2 ；用氢氯火焰熔接的石英光纤接头的强度平均值可达到5.9kg/mm2，最低也有3.4 kg/mm2。

光纤接头的附加损耗（简称光纤的接头损耗）是评价光纤熔接点质量的主要指标。当前市售的光纤自动熔接机在熔接单模光纤时，熔接损耗平均可小于0.05dB，用于连接多模光纤，熔接损耗平均0.03dB左右。

●光纤接头损耗的测量。现在，多数“纤芯直视”式自动熔接机都有直接显示熔接损耗的功能。必须指出，熔接机上所显示的光纤接头损耗值是熔接机根据光纤图象分析光纤对准情况后推算出来的，并不反映光纤接头的真实损耗值，但也反映了熔接质量的好坏。真正的接头损耗应以实际测量所得为准。

光纤接头损耗的测量方法有多种，最基本的有剪断法，最标准的是临时接点法，最常用的是后向散射法（光时域反射仪法）。

工程上比较实用的一种方法是测量整个光纤链路所有光纤接头的平均损耗。其方法是整条光纤链路连接好以后，从光纤的链路的输入光功率和输出光功率值算出光纤链路的总损耗，从中减去光纤链路中的每段光纤的损耗后，除以链路上的总接头数，就得出了平均接头损耗。这种方法相当实用，可惜的是无法知道每个光纤接头各自的损耗大小。

有一种方法是逐点监测法。用光源给光纤发送传输光，在进行光纤熔接之前，先用光纤功率计测量发送光纤的输出光功率；然后在光纤熔接完之后测量接收光纤的输出光功率。用这两个光功率值算出总的光损耗，减去该段接收光纤的损耗（假定接收光纤的损耗是已知的），就得到了熔接点的损耗。每个光纤接点都进行光功率监测，过程是相当繁琐的。这种测量方法原理上是适合于光纤接头损耗测量，但实施过程中还有点问题。首先，用这种方法测量多模光纤接头损耗时，实际测得的接头损耗与接收光纤的长短有关，往往是接收光纤较短时测到的接头损耗较小；其次，是光纤功率测量的精度问题。因为光纤接头的损耗一般都很小，大多在0.1dB以下，要精确测定这样小的损耗值，至少要求有优于0.02dB的测量精度。常用的光纤功率计很难满足这种要求。

测量光纤接头损耗用得最广泛的方法是用光时域反射仪实时监测光纤连接情况，从光纤链路的后向散射曲线上得到光纤接头损耗值。用光时域反射仪测量光纤接头时，经常在后向散射曲线上光纤接头位置出现“正”损耗值—“后向散射曲线的视在增益”。出现这种情况的主要原因是光纤接头两边的光纤的散射系数不同。遇到这种情况，要准确测定连接头的损耗，必须用光时域反射仪对这个光纤分别从发射光纤和接收光纤两端测量它的损耗，取这“双向”测量所得结果的平均值作为该接头的损耗。“双向”测量方法消除了接头两边光纤的后向散射性能差别所带来的接头损耗测量误差：设发射光纤的散射系数是ST，则接头点前发射光纤的后向散射光功率电平P′T正比于ST，即P′T∝ST；而接点后的接收光纤的散射光功率电平为P′R∝SRTRTTTR。SR是接收光纤的散射系数，TTR是从发射光纤到接收光纤方向的通过光纤接头的透射系数，TRT是由接收光纤向发射光纤经过光纤接头的透射系数。所以用光时域反射仪从发射光纤测得的光纤接头损耗；从接收光纤端进行测量可得。它们的平均值就消去了散射系数项的的影响。

光纤接点损耗的临时接点测量方法，是在连接之前先测量发射光纤的输出光功率P1，然后连接起来，测出接收光纤的输出光功率PSI，这样算出的总损耗是，它包括了光纤接头损耗Ls1与接收光纤上的损耗Lr1，然后在接收光纤上离接头1m左右处剪断，测出其输出光功率1，则有。而后将两根光纤正式连接起来，再测出接收光纤的输出光功率Ps2，则有，可以认为Lr1=Lr2，所以

             (1-15)

或                 (1-16)

就得出了正式接头的连接损耗值了。

    临时接点法是光纤连接损耗测量的标准方法，但实际中很少应用。

光纤连接器在制作过程中，会出现以下情况：

1、切割光纤端面时，由于切割角度或是切割力度过大，会使光纤截面导致裂纹。

2、在空气打磨过程中，打磨次数过多或是用力过大，导致光纤端面凹陷，光纤连接头对接时，插入损耗会变大。

3、连接头在研磨时，研磨垫不平整或是研磨片的粒度不均匀，连接头端面会出现划痕。

4、连接头在研磨过程中，端面会留下一些残余研磨液；这时需要对连接头端面的残余研磨液清洗掉。

5、

1、纤芯错位损耗

2、纤芯错位如图1-1所示。

                   纤芯

2a

               d

           图1-1    纤芯错位

   由于纤芯横向错位引起的损耗叫错位损耗。它是产生连接损耗的重要原因。渐变型折射率多模光纤在模式稳态分布时，其错位损耗用下式表示：

Ild=   -10log〔1-2.35(d/a)2〕〔〕                   (1.12)

单模光纤的传输模为高斯分布，其错位损耗由下式表示：

ILd=  -10loge-(d/ω)2

其中：ω=（0.65+1.169/V3/2+2.879/V6）a

图1-2表示错位与损耗之间的关系曲线。

图1-2中多模光纤2a=50um,△=1%;单模光纤2a=10um，△=0.3% 。图中显示，如要求错位损耗小于0.1dB,对于多模渐变型光纤在模式稳态分布时，横向错位应小于0.8um.

      图1-2  错位损耗    

通过计算也可以得出类似的结果，即取错位损耗为0.1dB,代如公式（1.12）可以得出多模渐变型光纤，在模式稳态分布状态下的横向错位：

d=2.46 um

同样，利用公式1.13，对单模光纤当错位损耗取0.1 dB，并假定a=5um，波长1.31um横向错位。

D=0.72um.

1.14改进回波损耗的方法：

在告诉系统、CATV和光纤放大等领域，为了减小回波信号对光源的影响，要求回波损耗达到40 dB、50 dB、60dB以上，将光纤端面加工成球面或斜面是满足有效途径。

1、球面接触

将装有光纤的插针体端面加工成球面，球面曲率半径一般为25mm-60mm.当两个插针体吧接触时，其回波损耗可以达到50dB以上。

2、斜球面接触

先将插针体端面加工成8°左右的倾角，再按球面加工的方法抛磨成斜球面。在连接时，严格按照预定的方位使插针体对准。

这种方案除了实现光纤端面的物理接触之外，还可以将微弱的后向反射光加以旁路，使其难以进入原来的纤芯。

斜球面接触可以使回波损耗达到60 dB，以上，特别好的情况下可以达到70 dB，以上，图1-3为斜球面接触示意图。

 除上述两种方案之外，还有其它方法也可以提高回波损耗。如将端面加工成特殊形状，将端面镀上增透膜等等。下载本文