長飛：超低衰減大有效面積新型單模光纖

　　ICCSZ訊  目前，中國陸地干線網(wǎng)主要以普通G.652.D光纖為主，而上世紀90年代鋪設的光纜已經(jīng)達到預期20-25年的使用壽命，所以今后幾年將逐步面臨著對主干網(wǎng)絡進行升級換代的要求。

　　因此，如何為長距離陸地干線光纜選擇合適的光纖，對于網(wǎng)絡運營商和光通信公司來說都是一個亟須解決的問題。為了獲得最佳的系統(tǒng)性能，如果將超低衰減和大有效面積的特性融合到一根光纖中去，這種光纖將會是下一代通信光纖中最完美的光纖。

　　超低衰減系數(shù)

　　長飛公司的超低衰減大有效面積光纖(遠貝®超強)能夠滿足甚至優(yōu)于現(xiàn)有最嚴格的G.654.E標準建議。

　　和傳統(tǒng)的摻氟外包層結(jié)構(gòu)的超低衰減大有效面積光纖相比，長飛采用純二氧化硅(SiO2)作為光纖的外包層，由于減少了氟摻雜材料的使用量，無論從材料制備成本，制備技術(shù)難度以及環(huán)保等角度，長飛的超低衰減大有效面積光纖產(chǎn)品在成本上更具有競爭力。無論從理論還是實際角度，更低的衰減可以減少中繼站的數(shù)量并降低長距離通信網(wǎng)絡的維護成本，因此不斷地降低光纖衰減系數(shù)是光纖研發(fā)的長期目標。對于光纖研發(fā)和制造企業(yè)，如果可以在理論上，對衰減組成的各個部分進行定性和定量的分析，就可以有效地幫助企業(yè)找到降低衰減的最優(yōu)途徑，在實際工作中指導企業(yè)的工作方向。

　　大有效面積

　　長飛公司正在研發(fā)第二代超低衰減光纖技術(shù)，并已經(jīng)取得關(guān)鍵性突破，其有效面積將更大，典型衰減值也將更低。

　　選擇超低衰減大有效面積光纖作為下一代長距離通信用光纖，光纖的熔接性能是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)。G.654光纖的熔接可以分為兩方面。第一是G.654光纖的自熔損耗。第二是其與現(xiàn)網(wǎng)中大量使用的G.652.D光纖互熔時的損耗。

　　影響熔接損耗的因素有很多，但模場直徑失配是最關(guān)鍵的因素。有效面積為110μm2的超低衰減大有效面積光纖和標準G.652光纖的典型熔接損耗值明顯低于有效面積為130μm2的大有效面積光纖同標準G.652光纖的典型熔接損耗值。一般認為，光纖接頭熱熔損耗必須小于等于0.08dB，而有效面積為130μm2的光纖同標準G.652熔接時，熔接損耗明顯大于0.08dB。這也是我們選擇110μm2作為下一代通信光纖最優(yōu)有效面積的主要原因。

　　需要注意的是，在現(xiàn)網(wǎng)部署中需要對光纖進行熔接的情況有兩種。第一個就是光纜與光纜之間的熔接，這部分主要是同種光纖的互熔，不可能出現(xiàn)較大的模場直徑失配。第二種就是光纜與各種有源和無源設備之間的連接，對于這種情況可以通過把設備跳線換為G.654光纖跳線的方法，避免模場直徑失配，所有在實際部署中G.654光纖同G.652光纖的熔接接頭數(shù)量非常少，不會影響整體鏈路衰減。

　　長飛測試并比較了有效面積為110μm2的超低衰減大有效面積光纖自熔損耗和標準G.652.D光纖的自熔損耗。相對于傳統(tǒng)的G.652單模光纖，由于有效面積相對較大可以減少模場直徑失配的影響，有效面積為110μm2的超低衰減光纖的自熔接損耗低于標準G.652.D光纖，典型值在0.15dB左右?？紤]到長距離通信網(wǎng)絡中的大部分熔接為同一種光纖的自熔接，因此使用超低衰減大有效面積光纖作為下一代通信光纖可以顯著地減小因熔接損耗造成鏈路損耗增加。

　　優(yōu)異宏彎性能

　　另一個影響大有效面積光纖在陸地使用的因素是陸地纜的安裝和應用環(huán)境比海纜更復雜，經(jīng)常需要經(jīng)過一些轉(zhuǎn)角或需要在分線盒內(nèi)留有余長盤纖，因此必須保證陸地干線光纖比海纜光纖有更好的抗宏觀彎曲性能。

　　影響宏彎的主要因素是光纖的剖面設計。輔助下陷內(nèi)包層結(jié)構(gòu)是彎曲不敏感G.657光纖所使用的主要設計方案，而在長飛的超低衰減大有效面積光纖設計中，使用類似的結(jié)構(gòu)，將下陷內(nèi)包層的體積優(yōu)化至一個合理的值來獲得更好的抗彎曲性能。長飛的超低衰減大有效面積光纖較標準G.652.D單模光纖有著更優(yōu)異的抗彎曲性能，完全滿足并優(yōu)于G.657.A1標準，從而滿足陸地干線實際部署中各種復雜苛刻環(huán)境的要求。

　　抗微彎性能

　　目前對大有效面積光纖在陸地使用的最大擔心就是微彎性能。微彎是影響成纜設計和成纜過程的重要因素，優(yōu)異的微彎性能可以減小成纜設計和成纜過程的難度，并且可以改進光纜在不同應用條件下，尤其是極端環(huán)境中的性能穩(wěn)定性。但目前主流的增大光纖有效面積的方法是增加芯層直徑或降低芯層相對折射率，這兩種設計都會對光纖的微彎帶來負面影響。對于長飛公司的超低衰減大有效面積光纖，通過特殊優(yōu)化設計的下陷內(nèi)包層結(jié)構(gòu)，并結(jié)合特殊的光纖涂覆工藝，有效地降低了超低衰減大有效面積光纖的微彎損耗。

　　陸地干線通信最優(yōu)選

　　由于陸地干線光纜的使用環(huán)境較海洋光纜使用環(huán)境更為復雜苛刻，陸地纜需要在經(jīng)歷更劇烈的溫度變化的條件下仍然保持鏈路損耗的穩(wěn)定性。為了進一步驗證長飛光纖在成纜后的性能，長飛進行相關(guān)成纜實驗。在相關(guān)標準匯總，通常使用光纜溫度循環(huán)測試來檢測衰減隨溫度的變化。在實驗中，我們將12芯超低衰減大有效面積(110μm2)光纖置于一個GYTA的光纜管內(nèi)進行TCT實驗。

圖1.光纖衰減隨溫度的變化：12個顏色代表12芯光纖的衰減變化

　　由可以發(fā)現(xiàn)，當溫度在-40℃-70℃的范圍內(nèi)變化時，我們的超低衰減大有效面積(110μm2)光纜的衰減變化小于0.01dB/km，遠遠優(yōu)于IEC和ITU-T標準規(guī)定的0.05dB/km。

圖2.在同一套管中的12芯光纖在成纜過程中的光纖衰減伴隨成纜工藝流程的變化

　　圖2為長飛超低衰減大有效面積光纖在成纜各個工序中衰減的變化。實驗可以發(fā)現(xiàn)，由于長飛的光纖擁有優(yōu)異的宏彎和微彎性能，成纜后光纖在1550nm波長處的衰減值較成纜前光纖原有衰減在同一水平，甚至更低。因此，長飛的超低衰減大有效面積光纖增加了光纜設計的靈活性，且成纜過程不需要其他特殊工藝控制，減少了成纜的時間和成本。

　　長飛超低衰減大有效面積光纖具有超低的衰減系數(shù)、較大的有效面積、優(yōu)異的宏彎和微彎性能及良好的成纜適應性，并且可以兼容現(xiàn)有的G.652光纖，是下一代400G和超400G陸地干線通信系統(tǒng)的最優(yōu)選擇。