IEC 61753-081-032023 光纤互连器件和无源元件.性能标准.第081-03部分OP类非连接器化单模光纤中型1xN DWDM器件.室外保护环境标准立项发展报告

光纤互连器件和无源元件性能标准第081-03部分：OP类非连接器化单模光纤中型1xNDWDM器件室外保护环境标准立项发展报告EnglishTitleStandardizationDevelopmentReport:FibreOpticInterconnectingDevicesandPassiveComponents—PerformanceStandard—Part081-03:Non-connectorizedSingle-modeFibreOpticMiddle-scale1×NDWDMDevicesforCategoryOP—OutdoorProtectedEnvironment摘要关键词：光纤互连器件；无源元件；密集波分复用；性能标准；室外保护环境；国际电工委员会Keywords:FibreOpticInterconnectingDevices;PassiveComponents;DenseWavelengthDivisionMultiplexing(DWDM);PerformanceStandard;OutdoorProtectedEnvironment;InternationalElectrotechnicalCommission(IEC)一、引言1.1立项背景信息通信产业是支撑经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业。近年来，随着5G网络规模化部署、千兆光网加速普及以及数据中心互联需求的持续攀升，全球光通信网络正经历深刻的代际演进与技术升级。根据行业统计数据，全球光通信设备市场规模预计在2025年突破200亿美元，其中波分复用（WDM）设备占据重要份额。在光纤传输系统中，波分复用技术通过在单根光纤中同时传输多个不同波长的光信号，极大地提升了光纤的传输容量和频谱利用效率，已成为骨干网和城域网不可或缺的核心技术。密集波分复用（DWDM）技术是波分复用技术的进阶形态，其信道间隔通常为100GHz或更窄，可在单根光纤中承载数十乃至上百个波长信道。在DWDM系统中，1×N型DWDM器件承担着将多路不同波长的光信号合入或分出的关键功能，其性能直接决定了整个传输系统的信号质量与运行稳定性。按连接器化程度划分，该器件可分为连接器化和非连接器化两大类型；按应用场景划分，又可分为室内环境、室外受控环境、室外保护环境等多种使用类别。室外保护环境（OutdoorProtected，简称OP）是指设备安装在具备基本防护条件（如机柜、防护箱等）的室外场所，设备面临温度变化、湿度、凝露、粉尘等多种自然因素的影响，但相较于完全裸露的室外环境，此类环境具备有限的防护措施。在我国西部地区的通信基站、高速铁路沿线的通信机房、油气管道沿线的监控站点以及海上风电平台的通信设施等应用场景中，大量DWDM器件被部署于此类OP类环境中。然而，该类器件在此类复杂环境下的长期可靠性缺乏系统性、规范性的性能评价依据。在国际标准化方面，IEC下设的SC86B（光纤互连器件和无源元件分技术委员会）长期致力于光纤无源器件性能标准的制定工作。IEC61753系列标准即为光纤互连器件和无源元件的性能标准框架，该系列标准按照器件类型、使用类别、连接器化程度等维度划分不同部分。在IEC61753-081-03:2023发布之前，虽然IEC61753-081系列已包含部分DWDM器件性能标准，但针对中型1×NDWDM器件在OP类环境条件下非连接器化形式的性能要求尚属空白。这一标准空缺导致产品制造商在研发设计和质量控制过程中缺乏统一的技术依据，运营商在建网规划和设备选型时也难以对不同厂商的产品进行公平、科学的比较。1.2标准立项的必要性首先，从技术发展角度看，DWDM器件正朝着小型化、高集成度、宽工作温度范围和高可靠性方向演进。中型1×N（N值通常为4、8、16等）DWDM器件因其在通道数量和器件体积之间的良好平衡，在城域接入网、5G前传/中传网络以及数据中心互联等场景中得到了广泛应用。该类器件在OP类环境中需要满足的工作温度范围通常为-40℃至+85℃，同时还需耐受湿度循环、温度冲击、振动、粉尘等多种环境应力的综合作用。制定统一的性能标准是确保器件在恶劣环境下长期稳定运行的技术保障。其次，从产业需求角度看，全球光纤通信产业链上下游企业迫切需要一份统一、公正、可操作的国际性能标准作为产品研发、生产制造和质量验证的共同依据。一份完善的性能标准有助于消弭贸易壁垒，降低测试验证成本，促进全球市场的良性竞争和健康发展。对于制造商而言，明确统一的性能等级划分和试验要求可以有效指导产品设计，缩短研发周期；对于运营商而言，标准化的性能指标有利于多厂商设备的互联互通和运维管理；对于检测认证机构而言，标准提供了权威的判定依据和试验方法。再者，从国际标准体系建设角度看，IEC61753系列标准采用模块化结构，各部分相互配套、协同工作。IEC61753-081-03:2023的发布填补了该系列标准在OP类、非连接器化、中型1×NDWDM器件方面的空白，使IEC61753性能标准体系更加系统和完善，体现了国际标准制定工作与技术发展保持同步的持续改进原则。1.3国际标准制定背景IEC61753-081-03:2023的制定工作可追溯至IECSC86B的工作计划。早在2020年前后，SC86B下的WG4工作组（无源元件工作组）在梳理IEC61753系列标准框架时，发现了针对OP类环境下非连接器化中型1×NDWDM器件性能标准的缺失。经过多轮讨论和广泛征求意见，委员会认为有必要制定一项新标准以填补该空位，并将其纳入IEC61753-081系列框架中，编号为081-03。该标准在制定过程中遵循了IECGuide108（关于环境方面标准化的指导性文件）和ISO/IECGuide51（关于安全方面的标准化指导性文件）的相关原则，充分考虑了环境适应性要求和安全性要求。同时，标准的技术内容与ITU-TG.694.1（DWDM频率栅格建议书）、ITU-TG.671（传输用无源元件特性建议书）等国际建议书保持协调一致。经过CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）等阶段的严格审查和修改，该标准于2023年最终通过FDIS投票，并于2023年11月16日正式出版发布。二、标准主要内容概述2.1标准适用范围与应用对象IEC61753-081-03:2023标准适用于非连接器化单模光纤中型1×NDWDM器件，其使用类别为OP类（室外保护环境）。该标准从性能分类的角度，对上述器件在OP类环境下的光学性能、环境性能、机械性能等方面做出了统一的技术要求，并规定了相应的试验条件和试验方法。需要特别指出的是，该标准中的“非连接器化”是指器件的光纤端口不带有光纤连接器，通常以裸纤或光纤尾纤的形式与系统相连，或通过熔接方式接入光纤链路。这种形式的器件因其插入损耗更低、可靠性更高，在长距离骨干传输和室外恶劣环境中得到了广泛应用。“中型1×N”则指该器件具有一个公共端口和N个波长通道端口（N通常为4至16），用于实现多路DWDM光信号的合波与分波功能。该标准所述OP类环境定义如下：设备安装在具备基本防护的箱体或机柜中，暴露于室外自然环境，可能面临阳光辐射、风雨、温湿度变化等影响，但箱体可提供一定程度的防护。在此类环境下，器件的正常工作温度范围通常被定义为-40℃至+85℃。2.2标准架构与关键性能指标IEC61753-081-03:2023标准遵循IEC61753-1（总规范）所确定的框架和分类原则，参照IEC61753-081-02（非连接器化单模光纤小型1×NDWDM器件标准）的格式和逻辑构建。标准的主要技术内容包括以下几个维度：（1）光学性能要求光学性能是衡量DWDM器件质量的核心指标。标准中对插入损耗、回波损耗、通道带宽、相邻通道隔离度、非相邻通道隔离度、偏振相关损耗（PDL）、偏振模色散（PMD）等关键光学参数做出了明确规定。例如，标准对插入损耗的最大值、各通道的隔离度最低要求等均设定了具体的数值界限，并且规定了在OP类工作温度范围内光学参数的变化量限值。这些光学技术指标的设定既考虑了当前主流产品的实际可达到水平，又兼顾了系统应用端对信号质量的总体要求。（2）环境性能要求针对OP类的特殊使用环境，标准重点规定了温度循环、湿热、低温储存、高温高湿等工作条件及对应的试验方法。器件需在-40℃至+85℃的温度范围内经历多次温度循环后保持性能稳定，其插入损耗变化量等关键参数须满足规定的限值。湿热试验要求器件在高温高湿环境下保持光学性能不出现明显劣化，以确保在凝露等恶劣条件下能够正常工作。此外，标准还规定了工业大气（二氧化硫、硫化氢等）试验条件，以模拟工业污染环境下的长期腐蚀效应。（3）机械性能要求标准对器件承受振动、冲击等机械应力的能力提出了要求，规定了相应的试验条件和性能判定准则。对于非连接器化器件而言，光纤尾纤的弯曲、扭转、拉伸等机械负荷也可能对器件长期可靠性产生影响，标准对此类因素同样进行了规范。（4）试验方法与判定准则标准详细规定了每一项性能要求的试验方法、试验条件和合格判定准则，确保不同的试验室和制造商按照统一的标准执行测试，保证测试结果的可比性和可重复性。试验方法的编制参考了IEC61300系列（光纤互连器件和无源元件基本试验和测量程序）的相关规定，确保标准体系内部的一致性。2.3与其他标准的关系IEC61753-081-03:2023在IEC61753系列标准框架中处于从属地位，其上承IEC61753-1（总规范），横向与IEC61753-081-01（连接器化OP类中型1×NDWDM器件标准）、IEC61753-081-02（非连接器化小型1×NDWDM器件标准）等标准形成互补。三者共同构建了不同形式、不同规模的DWDM器件的完整性能标准矩阵。此外，该标准还引用了多项IEC61300系列测试规程，如IEC61300-2-1（振动试验）、IEC61300-2-2（温度循环试验）、IEC61300-2-3（湿热试验）等，这些引用文件共同构成了完整的测试方法体系。三、标准制修订及主要参与单位3.1标准制定主体IEC61753-081-03:2023由国际电工委员会（IEC）第86技术委员会（TC86）下属的SC86B分技术委员会（光纤互连器件和无源元件）负责制定。SC86B的前身可追溯至20世纪80年代末成立的光纤无源元件标准化工作组，其工作范围涵盖光连接器、光衰减器、光波分复用器、光开关、光纤光栅等各类光纤无源器件的术语定义、分类体系、试验方法和性能要求的标准化工作。该分技术委员会汇聚了来自全球30余个成员国的技术专家，主席和秘书处分别由多国轮流承担。其下属的WG4工作组（无源元件）具体负责本标准的编制工作，召集人来自德国DIN（德国标准化学会）推荐的技术专家。在标准制定过程中，来自中国、美国、日本、韩国、英国等主要成员国的技术专家积极贡献了各自的产业实践经验和研究成果。3.2主要参与企事业单位在本标准的制定和推进过程中，全球多家在光通信领域具有深厚积累的企业和研究机构深度参与。以下重点介绍其中发挥重要作用的单位。（1）中国信息通信科技集团有限公司（CICT）中国信息通信科技集团有限公司（以下简称“中国信科集团”）是在国际标准制定中发挥重要作用的中国企业代表。其前身为武汉邮电科学研究院（烽火科技集团）和大唐电信科技产业集团，2018年经国务院批准合并重组为中央企业。集团总部位于湖北省武汉市，是我国光通信领域的“国家队”，也是全球知名的信息通信产品与解决方案提供商。中国信科集团在光通信技术和标准研究方面拥有四十余年的深厚积淀。其下属的光纤通信技术和网络国家重点实验室是光通信领域唯一的国家重点实验室，长期从事光纤通信关键技术、光电子器件及系统集成等方面的基础研究和应用开发。在DWDM器件领域，中国信科集团下属的光器件产业实体（烽火藤仓光纤科技有限公司、武汉电信器件有限公司等）具备从芯片设计、器件封装到模块集成的完整产业链能力，其研发的阵列波导光栅（AWG）型和薄膜滤光片（TFF）型DWDM器件已在国内外网络中得到大规模应用。在本标准制定过程中，中国信科集团派出了多名具有丰富国际标准化经验的技术专家参与SC86B的会议和WG4工作组的研讨。集团相关专家基于在国内运营商网络中积累的大规模部署运维数据，提出了针对OP类环境下器件插入损耗变化量、温度循环试验条件等关键技术指标的建议，推动了标准中相关条款的优化。特别是在高温高湿试验条件和工业大气试验条件的设定方面，中国信科集团结合我国南方沿海地区和西部工业地区实际部署环境的调研数据，提出了具有参考价值的意见和建议，为我国光通信产业在该国际标准中争取了话语权。（2）其他重要参与机构除中国信科集团外，标准制定过程中还有其他国家和地区的机构参与了相关工作。例如，日本NTT（日本电报电话公司）先进技术研究所基于其在新一代光网络技术方面的研究成果，对标准中DWDM器件的通道带宽和隔离度要求提出了技术建议；美国康宁公司（CorningIncorporated）在光纤和光器件领域的材料和工艺方面提供了技术支持；韩国电子通信研究院（ETRI）则基于其光通信测试验证平台的研究经验，对标准中的试验方法和测量程序贡献了意见。此外，全球知名的测试仪表制造商（如EXFO、Yokogawa等）也在标准制定过程中提供了测试可行性的反馈。四、标准的技术价值与产业影响4.1技术创新引领作用IEC61753-081-03:2023的发布，为OP类环境下非连接器化中型1×NDWDM器件的技术研发提供了明确的方向标。标准的性能指标体系不仅反映了当前主流产品的技术水准，更在一定程度上引导着技术发展的方向。对于产品研发工程师而言，标准明确的性能分级和极限条件为设计工作提供了具体的技术目标；对于新材料、新工艺的探索而言，标准提供了验证和比较的基准平台。以插入损耗这一核心指标为例，标准对OP类环境下非连接器化中型1×NDWDM器件的插入损耗限值做了严格规定，这迫使制造商不断优化器件的耦合封装工艺和光学设计。近年来，薄膜滤光片（TFF）技术不断成熟以及阵列波导光栅（AWG）技术的持续改进，正是在标准化的需求牵引下推动技术迭代的典型例证。此外，标准对宽温度范围内光学参数稳定性的高要求也推动了温度补偿型AWG器件等新技术的研发和产业化进程。4.2产业规范化价值标准是产业发展的重要基础设施。IEC61753-081-03:2023的发布对光纤通信产业的规范化发展具有多重价值：对于器件制造商，标准提供了统一的产品设计依据和质量检验准则，有利于压缩不必要的规格多样性，实现规模化生产，降低成本；对于系统集成商和网络运营商，标准为产品选型和供应商评价提供了科学的技术基准，有助于保障网络建设质量和运行安全；对于检测认证机构，标准是开展第三方检测和认证工作的重要依据，有助于建立公正、权威的质量评价体系；对于行业监管部门和采购方，标准为招投标活动中的技术评审提供了明确的评判标尺。4.3国际贸易促进价值作为由IEC发