实验三 光纤熔接实验
一、实验目的：
1. 练习使用光纤切割器，了解光纤预处理的方法，掌握光纤切割技能。
2. 练习使用光纤熔接机，掌握光纤熔接方法，为光纤后续实验课打基础。
二、实验仪器：
AV6491型光纤熔接机、光纤切割器、剥线钳、酒精泵等
三、实验原理：
1. 光纤的结构
光纤的结构通常为同轴圆柱体（图1为其剖面图）。光波被约束在其包层以内，并沿轴向传播。中央位置为被称做纤芯的光导区，芯外为对纤芯中传播的光波起约束作用的包层，包层同时对纤芯有保护作用，再外层便是涂敷层(图中未标出)，实际上它是增加机械性能的支撑结构。通信光网络以及实验室里常涉及光纤间连接的问题，并力求熔接损耗尽可能小。只有垂直于轴向具有理想截面的光纤间的焊接，其损耗才能达到最小（典型值为0.01~0.03 dB）。单模光纤的芯径a一般为6~10个微米，多模光纤则为几十微米，常的切割器无法将该尺寸的物体沿垂直轴向切得理想的截面，必须借助特殊的切割工具：光纤切割钳。 Claddingn2
2aCoren1
Cladding2
图1.光纤结构剖面图
2. 光纤的熔接
我们采用AV6491型光纤熔接机实现光纤的熔接。AV6491型光纤熔接机根据直视纤芯法原理，采用高分辨率数字图象识别系统和最新熔接技术，能快速、高质量熔接多种类型光纤。高性能CPU及半定制大规模集成器件的应用使整机功能强大、可靠性高、人机界面友好。完善的防护措施和参数补偿设计使整机环境适应性强，即使在恶劣的环境下也能获得光纤的低损耗接续。图2为熔接机的结构图。
图2 AV6491型熔接机结构简图
AV6491型熔接机有三种熔接方式手动熔接方式，半自动熔接方式，全自动熔接方式。采用电弧放电，瞬间融化石英光纤。主要技术指标如下：
四、实验内容及操作要点：
1． 光纤预处理
光纤预处理主要用来除去光纤外的涂敷层，便于切割。预处理通常有两种方法：方法一：取出一根待切光纤，先用剥线钳从光纤的一个端面开始剥去4~6厘米左右的涂敷层，然后用酒精棉蘸少许酒精、乙醚混合液(也可是丙酮、四氯甲烷等有机溶剂)擦去残余在光纤上涂敷层的碎沫和杂质；方法二、用刀片沿光纤轴向削去部分涂敷层后，将待切段光纤浸泡于丙酮或三氯甲烷溶剂中，5~6分钟后(涂敷层未受创的光纤需浸泡更长的时间)，包层变软，用酒精棉沿轴向轻轻擦拭即可清除变软的涂敷层。本实验采用第一种方法。
光纤切割步骤
切割光纤时，其操作步骤大致如下：
① 打开上固定座及小压板。
② 将将经预处理过的光纤固定在切割刀细槽内，并使涂敷区和裸纤分界
处与20mm刻度对准。
③ 先合上小压板，再合上上固定座。
④ 右手扶住刀座按箭头方向，轻轻滑动刀座，让圆片刀轻轻滑过光纤。 ⑤ 打开上固定座及小压板，取出光纤及断头。
注意事项
① 光纤切割前一定要用棉球沾无水究竟擦拭干净；
② 清洁各胶板及刀片时，请使用无水酒精，切勿使用丙酮等其它溶剂。 ③ 及时清理碎光纤，以防碎光纤进入导轨而损坏导轨。
2． 光纤的熔接
① 熟悉光纤熔接机的组成，各部分功能。
② 对光纤进行预处理，清洁、切割。
③ 小心打开防尘罩，所示装入光纤，使光纤在屏幕上可见，轻轻关上防
尘罩。
④ 判断—下端面是否可用？不能用需重新制备端面。
⑤ 半自动熔接步骤如下：（１）按＜间隙＞键自动完成光纤清洁及间隙调
整。（３）按＜对芯＞键完成自动对芯。（４）按＜熔接> 位完成熔接。 ⑥ 全自动熔接方式：按＜自动＞间完成光纤清洁、间隙调整、对芯、熔
接、估计损耗，并将估算结果显示在显示屏上。
注意事项
① 装光纤时，要小心，裸光纤端部不要擦、触任何其他物体，不要擦、划定位槽底部。
② 光纤被覆层的端部应紧压夹持台座边缘。
③ 关闭防尘罩时，注意防尘罩不要压住光纤。
④ 熔接操作前光纤图象在屏幕上的起始位置如图3所示。
图3 LCD显示光纤预置图像
⑤ 光纤间隙的设定
a．对于自动或半自动方式，按＜自动＞或＜间隙>键后，自动将左、右光纤推进到与电极对称的位置，并且形成熔接所需的间隙，这个值是在参数调整菜单中设定的。
b．通过手动方式，使左光纤的微量右移、右光纤的微量左移还可修正熔接
所需要的间隙，以适应某些特殊条件熔接时的需要，如图4 a所示：
c．间隙的最后形成不允许在左光纤微量左移、右光纤微量右移下形成。不然在光纤熔接推进时的推进量将受电机回差影响而误差增大。如图4 b 所示：
图4 光纤间隙设定示意图
五、实验数据及数据处理
熔接三组光纤，分别记录估计损耗值。若熔接失败，分析失败原因。
六、思考题
1． 熔接单模和多模光纤时，在参数设置上需要注意什么？
2． 分析影响损耗大小的因素有哪些？
实验三 光纤熔接实验
一、实验目的：
1. 练习使用光纤切割器，了解光纤预处理的方法，掌握光纤切割技能。
2. 练习使用光纤熔接机，掌握光纤熔接方法，为光纤后续实验课打基础。
二、实验仪器：
AV6491型光纤熔接机、光纤切割器、剥线钳、酒精泵等
三、实验原理：
1. 光纤的结构
光纤的结构通常为同轴圆柱体（图1为其剖面图）。光波被约束在其包层以内，并沿轴向传播。中央位置为被称做纤芯的光导区，芯外为对纤芯中传播的光波起约束作用的包层，包层同时对纤芯有保护作用，再外层便是涂敷层(图中未标出)，实际上它是增加机械性能的支撑结构。通信光网络以及实验室里常涉及光纤间连接的问题，并力求熔接损耗尽可能小。只有垂直于轴向具有理想截面的光纤间的焊接，其损耗才能达到最小（典型值为0.01~0.03 dB）。单模光纤的芯径a一般为6~10个微米，多模光纤则为几十微米，常的切割器无法将该尺寸的物体沿垂直轴向切得理想的截面，必须借助特殊的切割工具：光纤切割钳。 Claddingn2
2aCoren1
Cladding2
图1.光纤结构剖面图
2. 光纤的熔接
我们采用AV6491型光纤熔接机实现光纤的熔接。AV6491型光纤熔接机根据直视纤芯法原理，采用高分辨率数字图象识别系统和最新熔接技术，能快速、高质量熔接多种类型光纤。高性能CPU及半定制大规模集成器件的应用使整机功能强大、可靠性高、人机界面友好。完善的防护措施和参数补偿设计使整机环境适应性强，即使在恶劣的环境下也能获得光纤的低损耗接续。图2为熔接机的结构图。
图2 AV6491型熔接机结构简图
AV6491型熔接机有三种熔接方式手动熔接方式，半自动熔接方式，全自动熔接方式。采用电弧放电，瞬间融化石英光纤。主要技术指标如下：
四、实验内容及操作要点：
1． 光纤预处理
光纤预处理主要用来除去光纤外的涂敷层，便于切割。预处理通常有两种方法：方法一：取出一根待切光纤，先用剥线钳从光纤的一个端面开始剥去4~6厘米左右的涂敷层，然后用酒精棉蘸少许酒精、乙醚混合液(也可是丙酮、四氯甲烷等有机溶剂)擦去残余在光纤上涂敷层的碎沫和杂质；方法二、用刀片沿光纤轴向削去部分涂敷层后，将待切段光纤浸泡于丙酮或三氯甲烷溶剂中，5~6分钟后(涂敷层未受创的光纤需浸泡更长的时间)，包层变软，用酒精棉沿轴向轻轻擦拭即可清除变软的涂敷层。本实验采用第一种方法。
光纤切割步骤
切割光纤时，其操作步骤大致如下：
① 打开上固定座及小压板。
② 将将经预处理过的光纤固定在切割刀细槽内，并使涂敷区和裸纤分界
处与20mm刻度对准。
③ 先合上小压板，再合上上固定座。
④ 右手扶住刀座按箭头方向，轻轻滑动刀座，让圆片刀轻轻滑过光纤。 ⑤ 打开上固定座及小压板，取出光纤及断头。
注意事项
① 光纤切割前一定要用棉球沾无水究竟擦拭干净；
② 清洁各胶板及刀片时，请使用无水酒精，切勿使用丙酮等其它溶剂。 ③ 及时清理碎光纤，以防碎光纤进入导轨而损坏导轨。
2． 光纤的熔接
① 熟悉光纤熔接机的组成，各部分功能。
② 对光纤进行预处理，清洁、切割。
③ 小心打开防尘罩，所示装入光纤，使光纤在屏幕上可见，轻轻关上防
尘罩。
④ 判断—下端面是否可用？不能用需重新制备端面。
⑤ 半自动熔接步骤如下：（１）按＜间隙＞键自动完成光纤清洁及间隙调
整。（３）按＜对芯＞键完成自动对芯。（４）按＜熔接> 位完成熔接。 ⑥ 全自动熔接方式：按＜自动＞间完成光纤清洁、间隙调整、对芯、熔
接、估计损耗，并将估算结果显示在显示屏上。
注意事项
① 装光纤时，要小心，裸光纤端部不要擦、触任何其他物体，不要擦、划定位槽底部。
② 光纤被覆层的端部应紧压夹持台座边缘。
③ 关闭防尘罩时，注意防尘罩不要压住光纤。
④ 熔接操作前光纤图象在屏幕上的起始位置如图3所示。
图3 LCD显示光纤预置图像
⑤ 光纤间隙的设定
a．对于自动或半自动方式，按＜自动＞或＜间隙>键后，自动将左、右光纤推进到与电极对称的位置，并且形成熔接所需的间隙，这个值是在参数调整菜单中设定的。
b．通过手动方式，使左光纤的微量右移、右光纤的微量左移还可修正熔接
所需要的间隙，以适应某些特殊条件熔接时的需要，如图4 a所示：
c．间隙的最后形成不允许在左光纤微量左移、右光纤微量右移下形成。不然在光纤熔接推进时的推进量将受电机回差影响而误差增大。如图4 b 所示：
图4 光纤间隙设定示意图
五、实验数据及数据处理
熔接三组光纤，分别记录估计损耗值。若熔接失败，分析失败原因。
六、思考题
1． 熔接单模和多模光纤时，在参数设置上需要注意什么？
2． 分析影响损耗大小的因素有哪些？