>> 西安西古光通信有限公司 張彬 張義軍 宋海燕 劉振華 盛曉曄

用于陸地400Gbps高速傳輸系統(tǒng)的光纜生產(chǎn)及檢測(cè)

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一 引言

近年以來光傳輸技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，自2013年以來，100G系統(tǒng)已經(jīng)在全國范圍內(nèi)大規(guī)模部署，400G技術(shù)將是未來骨干網(wǎng)絡(luò)的下一個(gè)里程碑。新一代的400G乃至1T/2T等高速傳送系統(tǒng)正在全力研發(fā)中，但這些高速系統(tǒng)在傳統(tǒng)光纖上應(yīng)用時(shí)，遇到了無電中繼傳輸距離難以滿足骨干傳送網(wǎng)應(yīng)用的問題，并逐漸接近物理極限。因此，能夠解決這一問題的大有效面積低損耗系數(shù)的新型G.654光纖得到廣泛關(guān)注。中國聯(lián)通“哈密—巴里坤”干線光纜項(xiàng)目是世界上首次將海纜G.654光纖進(jìn)行改進(jìn)后，進(jìn)行大規(guī)模的陸地環(huán)境應(yīng)用，分別對(duì)新型G.654光纖的400G傳輸性能及環(huán)境試用能力進(jìn)行驗(yàn)證。西古光通參與了“哈密—巴里坤”干線光纜項(xiàng)目中光纖套塑、成纜和護(hù)層以及檢測(cè)的相關(guān)工作。

二 新型G654光纖簡(jiǎn)介

2.1 G.654光纖標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)

現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9771.2-2008《通信用單模光纖 第2部分：截止波長(zhǎng)位移單模光纖特性》中指出，“本標(biāo)準(zhǔn)適用于通信光纜和其他信息傳輸設(shè)備中使用的B1.2（G654）類單模光纖，特別適用于海底通信光纜中使用的B1.2（G654）類單模光纖”。國家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)B1.2（G.654）光纖分為了A、B、C三類，而國際電信聯(lián)盟ITU-T G.654：2012標(biāo)準(zhǔn)中相對(duì)于國家標(biāo)準(zhǔn)添加了G.654D的子類，該標(biāo)準(zhǔn)指出“這種損耗非常低的截止波長(zhǎng)位移光纖（CSF）能應(yīng)用于長(zhǎng)距離數(shù)字傳輸用途，例如長(zhǎng)距離地面線路系統(tǒng)和使用光放大器的海纜系統(tǒng)”。

可以看出，在GB/T 9771.2-2008中的B1.2（G.654）光纖主要是針對(duì)海底光纜，雖然在ITU標(biāo)準(zhǔn)中指出G.654光纖可以同時(shí)應(yīng)用于地面和海底光纜，但是考慮到超400G技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在陸地大規(guī)模應(yīng)用的B1.3（G.652）光纖已不能完全滿足高速傳送技術(shù)發(fā)展的要求，并且G.654陸地應(yīng)用與海底應(yīng)用的環(huán)境差異較大，對(duì)截止波長(zhǎng)位移單模光纖也提出了不同的性能指標(biāo)要求。因此ITU-T正在討論和修訂G.654并增加G.654.E這種滿足陸地應(yīng)用、低衰減、大有效面積的截止波長(zhǎng)位移單模光纖，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也緊跟市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和國際標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)，在CCSA-TC6-WG3第54次會(huì)議上也通過了該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)，計(jì)劃制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足運(yùn)營(yíng)商超高速超長(zhǎng)距離部署光纖網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求。

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的G.654光纖子類及其相應(yīng)指標(biāo)如表1所示：

表1 G654光纖子類及其相應(yīng)指標(biāo)

2.2 陸地用新型G.654光纖的性能指標(biāo)

依照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)陸地用高速傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，許多光纖廠家也生產(chǎn)出了適應(yīng)于陸地傳輸?shù)男滦虶.654光纖，用于聯(lián)通“哈密—巴里坤”干線光纜項(xiàng)目試驗(yàn)，由于新的標(biāo)準(zhǔn)還在制定中，因此其性能指標(biāo)也有一定差異，各個(gè)廠家提供的新型G.654光纖性能指標(biāo)如下表2所示。

表2 各個(gè)廠家的用于陸地的G.654光纖的性能指標(biāo)

2.3 新型G.654光纖與現(xiàn)有光纖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表3 新型G.654光纖參數(shù)與現(xiàn)有光纖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

從表3可以看出，模場(chǎng)直徑范圍在11.2～12.97μm，截止波長(zhǎng)＜1539nm，1550nm的衰減范圍是0.149～0.197dB/km, PMD的范圍為0.007～0.197ps/√km，可以看出，用于陸地的新型G.654光纖指標(biāo)均優(yōu)于G.654光纖目前已有的幾個(gè)子類。由此可知，新型G.654光纖的具有較低的衰減指標(biāo)及偏振模色散，有較大的模場(chǎng)直徑。

三 新型G.654光纖成纜過程中檢測(cè)結(jié)果分析

聯(lián)通“哈密-巴里坤”干線項(xiàng)目中是國內(nèi)首次將G.654光纖進(jìn)行陸用，因此在生產(chǎn)過程中，由于光纖的性能不同，在光纖成纜過程中其工藝參數(shù)與普纜的生產(chǎn)也有一定的差異。因此在生產(chǎn)過程中需要對(duì)每一道工序后的光纖衰減進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試，保證下一道工序中光纖指標(biāo)合格。下面分析了在光纖套塑、成纜以及護(hù)層后每到工序后衰減的變化值以及光纜成品的機(jī)械性能和溫度性能試驗(yàn)，全面驗(yàn)證了G.654光纖在成纜后的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3.1 每道工序下機(jī)后光纖附加衰減變化

在光纖套塑、成纜、護(hù)層工序下機(jī)后，分別對(duì)光纖的衰減值進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下表4所示

表4 新型G.654光纖每道工序后的附加衰減

由上表4可以看出光纖套塑、成纜、護(hù)層工序下機(jī)后，光纖的衰減值都產(chǎn)生了一定程度的變化

a.其中光纖套塑后光纖的衰減值均有小幅度的下降。原因在于著色光纖進(jìn)入套管后，在套管中處于受力小或不受力的狀態(tài)，因此光纖的衰減值有小幅度的降低。

b.成纜后光纖的衰減值相比于光纖套塑后有一定程度的上升。由于成纜工序套管絞合和扎紗都會(huì)造成套管內(nèi)光纖的受力，因此光纖衰減值呈上升趨勢(shì)。

c.護(hù)層后光纖的衰減值相比成纜工序后基本保持平穩(wěn)。由于在護(hù)層工序光纖受力不再變化，因此光纖衰減基本保持穩(wěn)定。

d.樣本5-10的6根超低損耗G.654光纖在成纜后的附件衰減值范圍在0.006-0.014dB/km，而其它樣本的附加衰減值范圍0.001-0.004dB/km。但均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（YD/T 901-2009標(biāo)準(zhǔn)中要求核心網(wǎng)用光纜的附加衰減為小于0.05dB/ km）。其中6根超低損耗G.654光纖附加損耗偏高原因可能是因?yàn)槌蛽p光纖的纖芯包層折射率和其他的光纖有所不同，此外通過對(duì)比光纖參數(shù)發(fā)現(xiàn)，這6根超低損光纖的模場(chǎng)直徑相對(duì)較小，也是可能引起附加衰減偏大的原因。（由于數(shù)據(jù)有限，影響附加衰減的具體因素還有待分析）

下圖1所示為各工序下機(jī)光纖衰減變化趨勢(shì)圖。

圖1 各工序衰減值變化趨勢(shì)

完全參照YD/T 901-2009《層絞式通信用室外光纜》的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行包括拉伸、扭轉(zhuǎn)、壓扁、彎曲、沖擊等機(jī)械性能試驗(yàn)以及環(huán)境性能試驗(yàn)。

機(jī)械性能試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果如下圖2到圖7所示：

圖2 光纜拉伸后的光纖應(yīng)變

圖3 光纜拉伸后的光纖的附件衰減

圖4 光纜扭轉(zhuǎn)測(cè)試后光纖的附加衰減

圖5 光纜壓扁測(cè)試后的附加衰減

圖6 光纜彎曲測(cè)試后的附加衰減

圖7 光纜沖擊后的附加衰減

如圖2所示當(dāng)對(duì)光纜施加的拉力在加載到3000N的過程中，光纖應(yīng)變＜0.01%。如圖3所示當(dāng)對(duì)光纜施加的拉力加載到3000N的過程中，光纖在1550nm的附加衰減＜0.01dB/ km。如圖4所示，通過光纜的扭轉(zhuǎn)測(cè)試后，光纖的附加衰減＜0.01dB/km。如圖5所示光纜壓扁測(cè)試后測(cè)試圖，光纖的附加衰減＜0.01dB/km，

如圖6所示為光纜彎曲測(cè)試后測(cè)試圖，可以看出光纖的附加衰減＜0.01dB/km。

如圖7所示為光纜沖擊測(cè)試后的測(cè)試圖，光纖的附加衰減＜0.01dB/km。如下表5所示為實(shí)際測(cè)試值指與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 901-2009《層絞式通信用室外光纜》的標(biāo)準(zhǔn)值的對(duì)比。

表5 光纖機(jī)械性能測(cè)試值與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比

高低溫性循壞試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如下圖7所示：

橫坐標(biāo)為循環(huán)的溫度值，分別通過20℃、-40℃、70℃、-40℃、70℃、20℃的溫度壞境下進(jìn)行2個(gè)循壞實(shí)驗(yàn)?？v坐標(biāo)為光纖在1550nm波段的附件衰減值。從圖中可以看出，光纖的附加衰減均＜0.015dB/km，無明顯的附加衰減，性能指標(biāo)優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖8 光纜溫度循環(huán)測(cè)試后的衰減值

四 結(jié)論

通過光纖套塑、成纜、護(hù)層工序的工藝優(yōu)化，成功的將多個(gè)公司提供的新型G.654光纖成纜,并通過了機(jī)械性能和溫度性能的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著聯(lián)通“哈密—巴里坤”干線光纜的敷設(shè)完成，將進(jìn)一步對(duì)新型G.654光纖的性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)也為下一步新型G.654光纖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。