如何降低弯曲不敏感光纤损耗的研究和测试

责任编辑:匿名 (未验证) 2011/06/24 作者:文大丞(译:张洪森)

      弯曲不敏感光纤所以得到光纤到户网络的应用,由于它们能够降低安装成本并改善系统功能;特别适合多住宅单元(MDU)和进户布线的应用。在苛刻的环境条件下,其5mm弯曲半径下的损耗必须小于0.1 dB/turn,而且越小越好[1]。因此新设计的弯曲不敏感光纤(加强型弯曲不敏感光纤E-BIF)改进了光纤的弯曲性能,以满足网络在苛刻环境下的弯曲需要,例如:死角、带有2kg负荷、在5mm弯曲半径下绕5圈进行缠绕试验和Verizon设计的多住宅单元摹拟装置。
      提出几种方案降低单模光纤的弯曲损耗,最近提出的方案包括减小模场直径(MFD),采用凹陷包层,例如在包层中设置沟槽和增加一圈对称孔等。  

图1 几种弯曲不敏感光纤(BIF)
(a)模场直径减小 (b)凹陷包层  (c)带槽  (d) 带孔  (e)带任意孔(纳米结构)

      在模场直径减小情况下,制造方便但弯曲性能改进不多,因为模场直径和接续损耗两者都要与常规单模光纤相匹配。
      从带槽和带孔的弯曲不敏感光纤中可选一种,它们在大范围的弯曲半径下明显地降低了弯曲损耗。
      带孔或纳米结构的弯曲不敏感光纤,可提供超级弯曲性能,并符合ITU-T建议G.652.D.标准。生产带孔或纳米结构光纤的工艺比常规的光纤制造工艺复杂得多,对大量生产和成本敏感的光纤到户应用中缺乏吸引力。
      在降低宏湾损耗的几种方法中,带槽结构是最优越的方法,因为如模场直径、色散和截止波长等特性与G.652.D标准保持接近。控制沟槽位置(r2)、宽度(r3-r2)和深度(Δt)可使弯曲损耗降得更低。(见图2)[2]

图2  带槽光纤折射率分布简图

      根据要与G.652.D相容进行最佳设计,本公司研发了带槽增强型弯曲不敏感光纤(例如:超弯曲自由——Ultra BendfreeTM),它完全能满足G.657.B3要求,采用本公司自己的标准工艺可进行大量生产。
      本设计与带孔或纳米结构设计对比,具有以下优点:
      1、由于它结构固定,其机械及环境可靠性远远超过任意带孔设计;
      2、它可以用任意商用熔接机进行方便的熔接,不需要像在包层中有孔的光纤需要专用的手工模式工艺;
      3、它的宏弯均匀性特别良好,决定了弯曲方向(相对光纤轴的角度)的敏感性。因为本公司从径向和纵向都能够控制折射率分布的对称性和均匀性。
      三星公司增强型弯曲不敏感光纤的光特性典型值综述于表1。推荐这种光纤可完全满足ITU-T G.657.B3并与ITU-T G.652.D相容。在E-BIF和G.652.D之间的平均接续损耗在1310和1550nm波长下小于0.08 dB。这些结果与标准单模光纤非常相似。

表1  三星公司增强型弯曲不敏感光纤的光特性

      用最近研发的弯曲不敏感光纤,期望在高功率(high power)应用中的性能,要明显降低由于光纤和涂料受损所造成的快速老化危险[3]。进行高功率两点弯曲试验的操作中采用掺铒光纤放大器(EDFA)作为输入源(在1550nm时具有26dBm);刷IR查验卡去检查弯点的发射功率(以5mm弯曲半径绕7圈),24小时后在弯点没有发现光的发射(见图3)。供多住宅单元应用时,由Verizon设计了几个试验项目,如:角弯、轴绕和多住宅单元摹拟条件试验等。

 

图3  高功率两点弯曲试验简图 

      角弯试验见图4,用2kg负荷加在光缆夹上,对光纤光缆以90°弯,衰减变化在1550nm波长下小于0.04dB,这就符合Verizon所规定的≤ 0.05 dB。

图4  角弯试验简图

      轴绕试验中,在弯曲半径为5mm的轴上绕5圈,衰减变化在1550nm波长下为0.034dB/turn,这就符合Verizon规定的≤ 0.1 dB。
      三星公司的Ultra BendfreeTM同样符合多住宅摹拟试验中Verizon规定的≤ 0.4 dB,包括10次90°角弯曲,90°角弯曲加2kg负荷和加10kg负荷,在10mm直径轴上绕2圈,T-25 10 mm钩环30点和温度循环/老化试验。

图 5  三星公司的 Ultra BendfreeTM光纤介绍

      总结:本公司带槽技术能使新型光纤具有超低弯曲损耗,三星公司提供的Ultra BendfreeTM 光纤完全符合多住宅单元使用的要求,是下一代光纤到户网络和室内布线中应用的最佳选择。

扩展阅读

  • 扫码关注微信公众号