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,FTTX、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
彎曲半徑 |
圈數(shù) |
波長(zhǎng)(nm) |
G.657.A1 |
PH1010-C |
國(guó)際知名友商 |
15 mm |
10 |
1550 |
≤0.25 |
≤0.05 |
≤0.05 |
15 mm |
10 |
1625 |
≤1.0 |
≤0.3 |
≤0.3 |
10 mm |
1 |
1550 |
≤0.75 |
≤0.5 |
≤0.5 |
10 mm |
1 |
1625 |
≤1.5 |
≤1.5 |
≤1.5 |
圖 1 PH1010-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。可以看出,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
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 2 PH1010-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 2 PH1010-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)果見下表:
表 3 PH1010-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 3 DH測(cè)試PDL變化值(Damp Heat (85℃/85% RH),1000 hours qualification( @ 25℃)
圖 4 TC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??蛻艟C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)。
新聞來(lái)源:訊石光通訊網(wǎng)
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