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長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司股票代碼:601869.SH / 06869.HK

新聞與活動(dòng)

長(zhǎng)飛特種光纖系列之五 器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖

  • 2017-09-08
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一、器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖的產(chǎn)生背景   

光纖耦合器是實(shí)現(xiàn)光信號(hào)功率在不同光纖間的分配或組合的光器件。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)TTX、4G/5G等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的全面鋪開,急劇增長(zhǎng)的建設(shè)項(xiàng)目對(duì)光纖無(wú)源器件,尤其是光纖耦合器的需求呈井噴態(tài)勢(shì)。在光纖耦合器的制作工藝中,熔融拉錐法因其操作簡(jiǎn)單、制作成本低、器件損耗小,深受光器件制作廠商青睞。

長(zhǎng)飛公司是較早針對(duì)光纖無(wú)源器件應(yīng)用進(jìn)行光纖優(yōu)化設(shè)計(jì)的供應(yīng)商。在此之前,我們已經(jīng)推出了特種器件用單模光纖(PH1010-A)、器件拉錐用單模光纖(PH1010-B)、器件用彎曲不敏感單模光纖(PH1011-A)和器件用超強(qiáng)彎曲不敏感單模光纖(PH1012-A)。這類光纖具有嚴(yán)格的光學(xué)和幾何指標(biāo),良好的機(jī)械性能,并且其MFD指標(biāo)與相應(yīng)通信用單模光纖一致,因此能與光通信系統(tǒng)完全兼容。

隨著光無(wú)源器件小型化發(fā)展,成本控制要求提高,器件客戶在使用已有的器件用單模光纖時(shí)遇到了一些新的問(wèn)題:使用器件拉錐用單模光纖,在較小彎曲半徑環(huán)境下,如使用在狹小空間、轉(zhuǎn)角、配線箱或分光器等小尺寸器件內(nèi),光纖鏈路宏彎損耗很大,不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求;而器件用彎曲不敏感和器件用超強(qiáng)彎曲不敏感單模光纖盡管宏彎損耗很低,但由于其外包層設(shè)計(jì)中增加了含氟比例,光纖剖面結(jié)構(gòu)為delta下陷深的trench結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在制作熔融拉錐耦合器的過(guò)程中,由于芯包材料特性的不匹配(表現(xiàn)為粘度和熱擴(kuò)散比例不匹配),會(huì)導(dǎo)致光纖波導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化的不同步,最終導(dǎo)致無(wú)論怎樣優(yōu)化熔融拉錐工藝都達(dá)不到耦合器需求的分光比,并且過(guò)程損耗很大,因此無(wú)法完成耦合器的制作。

基于以上原因,長(zhǎng)飛公司在已有的器件拉錐用單模光纖(PH010-B)和器件用彎曲不敏感單模光纖(PH1011-A)的基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化剖面參數(shù)和合理設(shè)計(jì)v值,新開發(fā)了一款器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖(PH1010-C),這款光纖既能滿足熔融拉錐的需求,又具有一定彎曲不敏感特性,可以滿足現(xiàn)有市場(chǎng)主流器件尤其是微型器件的客戶需求。

二、光纖技術(shù)亮點(diǎn)

器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖(PH1010-C)具有如下技術(shù)亮點(diǎn):

1)宏彎損耗

器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖(PH1010-C)光學(xué)指標(biāo)完全滿足G.652.D標(biāo)準(zhǔn),宏彎損耗比ITU-T發(fā)布得G.657.A1標(biāo)準(zhǔn)更優(yōu),如下表:

表1器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖(PH1010-C)宏彎損耗


圖1PH1010-C宏彎測(cè)試結(jié)果

上圖是PH1010-C在φ20mm彎曲情況下,1550nm波段宏彎測(cè)試結(jié)果??梢钥闯?,在φ20mm及以上彎曲直徑下,宏彎損耗都小于0.5dB,也遠(yuǎn)低于G.657.A1的ITU-T所規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2)熔接損耗

Sample 1

Sample 2(PH1010-C)

splicing loss

Fibre_ID

Fibre_ID

1310nm

1550nm

G.652.D

1

0.02

0.015

2

0.02

0.01

3

0.015

0.02

4

0.015

0.015

5

0.015

0.02

6

0.01

0.02

上表為PH1010-C光纖抽樣6盤,同通訊用單模光纖熔接的損耗結(jié)果,從損耗值看,結(jié)果都很小,完全可以滿足系統(tǒng)要求。

3)光纖幾何

PH1010-C光纖與普通G.652.D光纖相比,具有更優(yōu)的幾何性能,表現(xiàn)為包層直徑124.5±0.5μm,波動(dòng)幅度更小,包層不圓度以及芯包同心度都比G.652.D標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。并且,很多光纖器件都有穿插芯的需要,故為了更好的滿足器件客戶的需求,將光纖包層直徑中心值設(shè)定為124.5μm,相比標(biāo)準(zhǔn)纖125μm略小。

表2PH1010-C幾何情況

 

G.652D

PH1010-C

國(guó)際知名友商

包層直徑/μm

125.0±0.7

124.5±0.5

125.0±0.7

芯包同心度/μm

≤0.6

≤0.5

≤0.5

包層不圓度/%

≤1.0

≤0.7

≤0.7

光纖外徑/μm

245±7

242±5

242±5

三、器件驗(yàn)證

1)拉錐性能驗(yàn)證

拉錐性能驗(yàn)證:光纖在熔融拉伸過(guò)程中,材料缺陷和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)變化等原因,會(huì)導(dǎo)致器件的光功率損失。該驗(yàn)證就是根據(jù)器件光功率損耗的大小和器件的穩(wěn)定性直接評(píng)估該光纖是否適合制作熔融拉錐型光纖器件。下圖是PH1010-C光纖進(jìn)行拉錐得到的功率/損耗曲線,記錄了光纖從開始拉伸直至光纖拉錐機(jī)停機(jī)整個(gè)過(guò)程中功率/損耗隨拉伸長(zhǎng)度的變化(P1是光纖輸出功率,EL是附加損耗,CR是分光比)。驗(yàn)證采用1310/1550nm單模泵浦光源,拉錐期間PH1010-C光纖的損耗波動(dòng)很平緩,損耗始終低于0.1dB。



圖2PH1010-C光纖拉錐過(guò)程中的功率/損耗隨拉錐長(zhǎng)度的變化

(上圖:拉錐前;中圖:拉錐中;下圖:拉錐停機(jī))

按上述拉錐條件,對(duì)不同批次的PH1010-C光纖進(jìn)行重復(fù)雙窗拉錐實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表:

表3PH1010-C批次間穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

樣品

波長(zhǎng)(nm)

分光比(50%±1%)

過(guò)程損耗(dB)

樣品

波長(zhǎng)(nm)

分光比(50%±1%)

過(guò)程損耗(dB)

1

1310

49.55%

0.019

5

1310

49.59%

0.014

1550

50.32%

0.061

1550

49.39%

0.017

2

1310

50.02%

0.016

6

1310

49.91%

0.055

1550

50.81%

0.01

1550

50.24%

0.029

3

1310

49.26%

0.025

7

1310

50.01%

0.017

1550

49.56%

0.011

1550

50.33%

0.023

4

1310

49.55%

0.02

8

1310

49.00%

0.016

1550

49.85%

0.01

1550

49.14%

0.019

從上述驗(yàn)證結(jié)果可知,無(wú)論是拉錐過(guò)程損耗值,還是分光比波動(dòng)區(qū)間(即拉錐穩(wěn)定性),PH1010-C均能滿足拉錐耦合要求。

2)器件拉錐驗(yàn)證

為了盡可能的接近實(shí)際應(yīng)用情況,我們將該光纖交給國(guó)內(nèi)知名器件公司做成拉錐耦合器,封裝后按光器件檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)做了一系列可靠性測(cè)試:1000h干熱(Dry Heat,簡(jiǎn)稱DH),800次溫循(Temperature Circuit,簡(jiǎn)稱TC),直拉側(cè)拉檢驗(yàn)。在上述條件下檢測(cè)器件的偏振損耗變化值(PDL),要求PDL小于0.2dB。限于篇幅,我們僅各列舉4個(gè)可靠性檢驗(yàn)結(jié)果如下圖。

圖3DH測(cè)試PDL變化值(Damp Heat (85℃/85% RH),1000 hours qualification( @ 25℃)

圖4TC測(cè)試PDL變化值(Temperature cycle(-40℃~+85℃) ,800 cycles qualification)

圖5直拉測(cè)試PDL變化值(0.45kg, 60sec)

圖6側(cè)拉測(cè)試PDL變化值(0.23kg, 90°, 5sec)

由上述客戶反饋的檢測(cè)結(jié)果可知,PH1010-C制備的上述器件全部滿足器件指標(biāo)要求。客戶綜合反饋PH1010-C光纖在拉錐損耗方面確實(shí)比國(guó)外某知名廠商提供的某款產(chǎn)品好,特別是在拉制Mini尺寸耦合器方面更有優(yōu)勢(shì)。



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