FTTH用抗弯曲单模光纤.docx

中国第一届光纤光缆产业高层论坛论文集FTTH用抗弯曲单模光纤沈一春中天科技光纤有限公司副总经理 蓝燕瑞刘志忠庄卫星中天科技光纤有限公司【摘要】随着FTTH光网络的发展，对光缆提出了新的要求，如易安装、小型化、美 观等，从而要求FTTH用光纤具有更好的抗弯曲性能。本文理论分析了由弯曲引起的光纤损 耗，得到弯曲后损耗和弯曲半径的关系图，以及弯曲损耗和模场直径关系图，从而得到小 模场直径光纤更能抗弯曲损耗的结论。最后在此基础上，中天科技光纤有限公司研发出新 型抗弯曲的单模光纤ZFOC R1 5，其弯曲损耗在半径为1 5mm圆筒上绕1 00圈仍然符合flU-T标准，即小于05dB。该光纤在FTTH网络中有广泛的应用前景。【关键词】FTTH单模光纤抗弯曲O引言近期接入网的发展引起了人们极大的关注1-3。接入网是用户网进入城域 骨干网的桥梁。目前，随着社会信息化进程的加快，接入网已经成为网络向宽带化 发展的瓶颈。接入网市场容量很大，为了满足用户的需要，新技术不断涌现。电信 运营商为了有效利用现有的电话线资源，提高接入网的速度和带宽，满足用户对高 速数据和宽带业务的需求，开发了数字用户线(xDSL)技术。xDSL有高速数字用户 线(HDSL)、非对称数字用户线(ADSL)和甚高频数字用户线(VDSL)之分。 另一方面，广电运营商开发了光纤同轴电缆(HFC)接人技术，以便和数据公 司和电信运营商争夺用户。但现有的这些接人技术jIIlxDSL，HFC等远不能满足未 来的高质量图象业务的传输要求。要为每个家庭提供超过100兆的带宽，光纤到家 (FTTH)被广泛认为是一种理想的综合接入方案。它可以提供很高的带宽，并且 比较容易进行扩容。目前国际上的一些国家已经开展了FTTH的研究和商用。FTTH顾名思义光纤需要铺设到每个用户的家庭，甚至光纤到桌面。而随着 人们生活水平的提高，人们越来越关注“绿色、美观”的生活环境。这就要求进入 家庭后光缆要易安装，小型化等。从而对光纤也就提出了更高的抗弯曲性能要求， 常规的标准单模光纤无法满足这样的要求。本文理论分析了光纤弯曲损耗与弯曲半径，以及弯曲损耗和模场直径M F D的 关系，在此基础上研发出新型抗弯曲单模光纤，其弯曲损耗在半径为15mm圆筒上 绕100圈仍然符合ITU-T(G652)标准，即小于05dB。该光纤在FTTH网络中有广 泛的应用前景。1理论分析弯曲引起的光纤损耗光纤弯曲时，在光纤中传输的导模将由于辐射而损耗光功率。理论分析和实验118技术材料研究均表明：光纤弯曲(宏弯)时，弯曲半径R大于一个临界值，因弯曲引起的 附加损耗很小，以致可以忽略不计，而弯曲半径小于临界值时，附加损耗按指数规 律迅速增加。单模光纤弯曲损耗的计算公式为4】a=A。R一他exp(一己绽)(1)4=圭c2高2u：塑呈、7aV2刀上式中、V和W可以用以下近似公式计算：uo7。5学仁74册6争3几以(4)430(翻)1 74万m(每)372(5)形27484生一09960(6)兄V=240483(7)以=等n1压(8)由式(1)一(7)可以计算出弯曲半径和损耗的关系如图l。这里计算参数取为， 模场直径MFD为92urn。从图中可以看出，随着弯曲半径的减小，其弯曲损耗不 断的增大。而且在减小到某一值后，由于弯曲带来的损耗将会突然急剧的增大。这 个值就是我们通常所说的弯曲半径临界值。我们同时研究了弯曲损耗随着模场直径 MFD变化的关系图(图2)。这里弯曲半径为15mm，并假设MFD约等于纤芯半图1光纤弯曲损耗和弯曲半径的关系圈图2弯曲损耗和模场直径关系圈119中国第一届光纤光缆产业高层论坛论文集径a的2倍。从图2可以看出弯曲损耗随着MFD的减小而减小。2新型抗弯曲单模光纤ZFOC R1 5根据上述理论分析可知，小模场直径的光纤与常规标准单模光纤相比更能抗弯 曲损耗。在此基础上，中天科技光纤有限公司研发出小模场直径光纤ZFOC R15。 具体指标如表1所示，从表l可见，与ITUT标准相比，屯天科技光纤有限公司研发的新型的单模光纤ZFOC R15有着良好抗弯曲性能，在FTTH网络中有着良好的应用前景。表1新型ZFOCRl 5型光纤指标TU-Tbendinsensit iVO SM conyerd：ionaI SAttr ibuteDeta|566520忸(S)fibet(ZF0c R15)fjberMode field dtametm at 1310rim 8 69 5士o7Ftm110111 8 6土o31annom9 2土031anDladdmg dmmoter1251 O1250 51an125051an at 1310rim n4(II036dlMan0 36dBkmM,tcnuation toe匦icntat l 550rim 0 3dlMan0 23 dBlall023dlManUableeut-offwavelength1260nm1260rim1260mn0 5dB100曲m 0 5dB，100rams at 0 54B100UntoBdil|g loss敬1550hmatR30mmR15mmatR25mm同时，我们还测量了弯曲半径为75mm时，ZFOC R15的在宽频谱范围内损耗，并与传统单模光纤进行了对比，结果如图3所示。 从图3可以看出随着光波长的增加，ZFOC R15和普通单模光纤的弯曲损耗均增大，但是ZFOC R15型光纤增加的幅度要远小于普通单模光纤，而且在FTTH 常用的1490nm和1550nm波段，ZFOC R15型光纤与普通单模光纤相比有着明显 的优势。另外，我们还测量和对比了ZFOC R15型光纤和普通单模光纤随着弯曲半径 的关系图(图4)。从图中可以看出，无论是ZFOC R15型光纤还是普通单模光纤 的弯曲损耗都是随着弯曲半径的减小而增大，这和上节中理论分析相吻合。但从图图4新型抗弯曲光纤ZFOCRl 5与弯曲半径对比图图3新型抗弯曲ZFOORl 5型光纤与普通单模1 2 0 光纤在光波段的弯曲损耗对比图技术材料4可以看出，中天科技光纤有限公司开发的新型抗弯曲光纤ZFOC R15比普通单 模光纤更能抗弯曲。3小结本文理论分析了单模光纤弯曲损耗与弯曲半径的关系，得到单模光纤的弯曲损 耗随着弯曲半径的减小而增加，这一特眭使得在FTTH光网络布线中需要有着更 好抗弯曲性能的光纤。同时，本文理论分析了单模光纤弯曲损耗和光纤模场直径的 关系，得到模场直径小的光纤比常规普通单模光纤有着更好的抗弯曲性能结论。在此基础上，中天科技光纤有限公司研发了FTTH用新型抗弯曲单模光纤 ZFOC R15，建立中天科技光纤有限公司FTTH用抗弯曲单模光纤的企业标准。并 通过和普通单模光纤的弯曲性能多方对比，实验验证了ZFOC R15光纤有着更好 的抗弯曲性能，在FTTH光网络中有着良好的应用前景。值得注意的是，在FTTH光网络中，不可以为了追求更好的抗弯曲性能指标， 而不断降低光纤其模场直径。过小模场直径的光纤一方面会和常规单模光纤熔接带 来较大的损耗外，另一方面如果都使用小模场直径光纤将会与现有的器件，系统并 不兼容。因而通过过多的降低光纤模场直径来获取抗弯曲性能指标方法，在FTTH 网络系统并不可取。最好的方法，是在降低模场直径和好的抗弯性能之间有所折 衷。中天科技光纤有限公司生产的ZFOC R15光纤很好做到了以上要求，不仅有 着良好的抗弯曲性能，而且其他标准仍满足ITUG652标准。这给系统建设带来了 很大的方便。参考文献1 Takahiro Ono，qiang Chert，and Toshiaki Tsuda eta1PLC products for FTTH systemsFurukawaReview，No26，2004：6112 BWhitmanFibre access deployment worldwide：market drivers，politics and technology choicesin proceedings of ECOCSept2004：695 JHongbeom，Broadband convergence network(BcN)-a Korea National Broadband Projectin Proceedings of OECCCOINJuly 2004：50一5 14廖延彪。光纤光学，清华大学出版社，1 999：9498沈一春，博士，中天科技光纤有限公司副总经理。2002年在哈尔滨工业大学完成硕士 学位攻读，同年获得优秀硕士论文金奖；2002-2005年在浙江大学