IEC 61753-053-022022 光纤互连器件和无源元件.性能标准.第053-02部分C类电气控制可变光衰减器的非连接单模光纤.受控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053-02部分：C类电气控制可变光衰减器的非连接单模光纤受控环境标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FibreOpticInterconnectingDevicesandPassiveComponents-PerformanceStandard-Part053-02:Non-connectorized,Single-modeFibre,ElectricallyControlled,VariableOpticalAttenuatorforCategoryC-ControlledEnvironments摘要关键词：可变光衰减器；光纤无源器件；性能标准；受控环境；IEC61753；光通信Keywords:VariableOpticalAttenuator;FibreOpticPassiveComponents;PerformanceStandard;ControlledEnvironment;IEC61753;OpticalCommunication1引言1.1标准立项背景光通信网络正在经历从“带宽驱动”向“智能驱动”的深刻转型。密集波分复用（DWDM）技术的广泛部署以及新一代光传送网络（OTN）架构的演进，使得信道间的功率均衡成为系统设计中不可回避的关键环节。可变光衰减器作为实现通道功率精细调节的核心功能性器件，被广泛应用于光放大器增益平坦化、通道功率预加重、接收端过载保护以及系统测试与测量等多种场景。从技术路线来看，可变光衰减器主要分为机械式与电气控制式两大类。电气控制式VOA基于热光效应、电光效应或微机电系统（MEMS）技术，具有响应速度快、控制精度高、易于实现自动化闭环调节等显著优势，已逐步成为智能光网络中的主流选择。然而，由于缺乏统一的国际性能标准，该类器件在插入损耗、偏振敏感性、波长依赖性、响应特性及长期可靠性等维度的性能评价方法各异，严重制约了产品的规模化应用与跨厂商互操作。1.2标准体系概览IEC61753系列标准是国际电工委员会（IEC）制定的关于光纤互连器件和无源元件性能标准的系列文件。该系列标准采用“总-分”结构，其中IEC61753-1规定了所有光纤无源器件通用的性能试验与测量方法框架，而各分标准则针对特定器件类型和应用类别作出详细规定。IEC61753-053-02:2022是该系列中专门针对电气控制可变光衰减器的分标准，其编号体系中的“053”代表可变光衰减器器件类别，“02”表示该标准针对非连接器化版本。1.3标准的类别体系定位IEC61753系列标准将应用环境划分为若干类别，其中U类代表无控制环境，C类代表受控环境，O类代表户外环境。本标准的适用类别为C类（受控环境），主要涵盖电信机房、数据中心、设备机柜等具有温度、湿度控制的室内场景。这一类别定位决定了标准规定的环境试验条件相对温和，但对光学性能的精度和稳定性要求较高。```mermaidgraphTDA[IEC61753系列标准]-->B[61753-1通用要求]A-->C[61753-021连接器]A-->D[61753-053-01非电控VOA]A-->E[61753-053-02电控VOA<br>（本标准）]E-->F[U类无控环境]E-->G[C类受控环境<br>（本标准范围）]E-->H[O类户外环境]G-->I[连接器化版本]G-->J[非连接器化版本<br>（本标准范围）]```2标准编制单位及技术组织2.1国际电工委员会及IEC/TC86技术委员会IEC61753-053-02:2022标准由国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission,IEC）发布。IEC成立于1906年，是制定和发布国际电工电子领域标准的全球性标准化组织，其成员覆盖全球170多个国家和地区。在光纤通信领域，IEC下设光纤技术咨询委员会（ACIT）及若干技术委员会，其中光纤互连器件和无源元件技术委员会（TC86）及其下属分技术委员会SC86B负责光纤无源器件标准的制修订工作。SC86B的工作范围涵盖光纤连接器、光衰减器、光开关、波分复用器等各类无源器件的术语定义、产品规范和性能评价标准。2.2标准编制的技术支撑体系IEC61753-053-02:2022标准编制过程中，SC86B工作组系统参考了以下技术文件作为编制基础：-IEC61753-1:2007，光纤互连器件和无源元件性能标准——第1部分：总则和导则-IEC61300系列标准，光纤互连器件和无源元件基本试验和测量程序-IEC61754系列标准，光纤连接器接口标准-ITU-TG.652建议书，单模光纤和光缆的特性2.3国内主要参与单位2.3.1中国信息通信研究院中国信息通信研究院（CAICT，以下简称“信通院”）是工业和信息化部直属的科研事业单位，也是我国在光通信领域标准制定的核心支撑机构之一。信通院作为IECTC86的国内对口技术归口单位，深度参与了IEC61753-053-02:2022标准的编制工作。在标准编制过程中，信通院主要承担了以下工作：一是牵头组织国内光通信器件龙头企业、科研院所和高校成立标准跟踪工作组，系统梳理国内外电控VOA产品的技术现状与性能指标分布；二是组织开展多轮实验室间比对测试，基于国内主流厂商的电控VOA产品积累了大量第一手测试数据，为标准中关键技术指标的设定提供了有力的数据支撑；三是代表我国利益在SC86B会议上提出修改建议和技术意见，推动标准内容更加完善和科学。信通院建有完备的光通信器件检测验证平台，具备依据IEC61300系列标准开展各类光学性能与环境可靠性试验的能力。该平台在标准验证阶段承担了部分核心试验方法的交叉验证工作，为标准技术内容的合理性和可操作性提供了重要的实验依据。此外，武汉邮电科学研究院、中国电子科技集团第23研究所等单位在标准草案评议阶段也提供了重要的技术支持，提出了多项有益的技术建议。3标准主要内容3.1标准适用范围本标准适用于受控环境（C类）下使用的、非连接器化的、单模光纤电气控制可变光衰减器。该标准covers具备以下技术特征的器件：-工作波长覆盖O波段至L波段（1260nm~1625nm）的单模光纤应用场景-采用电气控制方式实现衰减量连续可调-非连接器化形式，即器件两端为裸纤或尾纤形式，不含光纤连接器接口-适用于C类受控环境，包括电信机房、数据中心等温湿度可控的室内场所3.2性能要求3.2.1光学性能要求（1）插入损耗标准规定电控VOA在最小衰减状态下的插入损耗应不超过1.0dB（典型波长）。该指标反映了器件在旁路状态下的固有损耗，对于降低系统功率预算消耗具有重要意义。标准同时规定了插入损耗的波长依赖性要求，即在规定工作波段内，插入损耗随波长的变化量应不超过0.3dB。（2）衰减范围与精度标准要求电控VOA的可调衰减范围应不低于20dB（典型值），部分等级产品要求达到30dB及以上。在衰减精度方面，标准规定在0~10dB衰减区间内，衰减量误差不超过±0.5dB；在10~20dB区间内，衰减量误差不超过±1.0dB；在20dB以上区间，衰减量误差不超过±2.0dB。（3）偏振相关损耗偏振相关损耗（PDL）是电控VOA的重要性能指标，反映了器件对不同偏振态光的衰减差异。标准规定在C波段全波段范围内，PDL应不超过0.3dB（典型值）。对于高精度应用场景，标准还提供了PDL不超过0.15dB的更严格等级要求。（4）回波损耗标准规定电控VOA在工作状态下的回波损耗应不低于45dB（典型值），以确保器件不会对前向传输信号产生明显的反射干扰。该指标对于保障光链路中激光器工作稳定性具有重要意义。（5）响应特性针对电气控制VOA的动态响应特性，标准要求器件的衰减上升时间和下降时间（10%~90%）应不超过特定值（通常为毫秒量级，具体取决于器件技术类型），且控制电压（或电流）与衰减量之间应具有良好的单调对应关系。（6）波长依赖性标准要求在工作波长范围内，同一控制状态下衰减量的波长依赖性应满足规定限值。典型要求在1545~1555nm窗口内衰减量偏差不超过设定值的±10%或±0.5dB（取较大者）。3.2.2环境与机械性能要求针对C类受控环境，标准规定的环境试验条件如表1所示：表1C类受控环境试验条件与要求|试验项目|试验条件|性能要求||---------|---------|----------||工作温度|0℃~+65℃|衰减量变化不超过±0.5dB||存储温度|-25℃~+75℃|试验后光学性能满足初始要求||湿热循环|+40℃，93%RH，4天|插入损耗变化≤0.3dB||振动试验|10~55Hz，振幅0.75mm|插入损耗变化≤0.2dB||冲击试验|100m/s²，6ms，半正弦|插入损耗变化≤0.2dB|3.2.3耐久性要求标准对电控VOA的控制耐久性提出了明确要求：在规定的控制电压循环驱动条件下（典型为100万次衰减状态切换），器件的光学性能和机械结构应保持稳定，插入损耗变化不超过0.3dB。3.3试验方法3.3.1光学性能试验标准规定的光学性能试验方法主要依据IEC61300系列基本试验和测量程序。插入损耗和回波损耗测量采用IEC61300-3-4规定的方法；偏振相关损耗测量采用IEC61300-3-2规定的穆勒矩阵法或邦加球法；衰减精度和波长依赖性测量则基于可调谐激光光源配合功率计搭建的测试系统。3.3.2环境试验环境试验方法遵循IEC61300-2系列标准中相关试验规程：-温度循环试验依据IEC61300-2-22-湿热试验依据IEC61300-2-21-振动试验依据IEC61300-2-23-冲击试验依据IEC61300-2-123.3.3控制特性试验电控VOA的控制特性试验包括控制电压-衰减量传递特性测试、响应时间测试、功耗测试及控制单调性验证等。标准对测试系统的搭建、测试步骤和数据处理方法给出了详细规定，确保不同实验室的测试结果具有可比性。4标准修订与关键技术变化IEC61753-053-02:2022标准为IEC61753-053-2:2009的修订版本。相较于上一版本，本次修订在技术内容上进行了系统性更新，主要变化体现在以下几个方面：第一，在术语和定义方面，修订版标准引入了更加精确的术语体系，明确了“电控可变光衰减器”的定义边界，将基于MEMS技术、热光技术和液晶技术的器件统一纳入标准适用范围，同时新增了对“衰减重复性”和“衰减单调性”的规范性定义。第二，在性能指标方面，修订版对插入损耗、偏振相关损耗等关键参数提出了更严格的限值要求，并新增强度了针对高速响应应用场景的响应时间分级要求，以适应当前动态光网络中快速功率调谐的实际需求。第三，在试验方法方面，修订版细化了控制特性试验的测试程序，增加了对控制信号接口兼容性的验证要求，并补充了多通道器件通道间串扰的测试方法。第四，在环境试验方面，修订版根据C类受控环境的实际使用条件，对温度循环试验的温变速率和保温时间进行了优化调整，使试验条件更加贴合实际应用场景。5标准实施意义与应用前景5.1产业意义本标准作为电控VOA领域首份国际通用的性能评价标准，其实施将产生深远的产业效益。一方面，统一的标准为不同厂商的电控VOA产品提供了公平、可比的性能评价基准，有助于建立健康有序的市场竞争秩序，引导产业向高性能、高可靠性方向良性发展。另一方面，标准明确了电控VOA在受控环境下的性能边界和试验方法，为系统设计人员提供了可靠的选型依据，降低了系统集成的技术风险和测试成本。5.2技术引领作用随着智能光网络的加速部署，VOA正从静态功率调节器件向动态智能调控单元演进。本标准对响应时间、控制精度和可靠性等指标的系统性规定，将有效引导企业加大在MEMS、液晶等新型调控技术方向的研发投入，促进VOA产品的技术迭代升级。同时，标准将衰减精度和偏振相关损耗等指标纳入强制要求，也将推动企业在器件封装工艺、材料选型和结构设计等方面持续优化。5.3应用前景在5G前传/回传网络、数据中心光互联、海底光缆系统以及量子密钥分发（QKD）等新兴应用场景中，电控VOA均扮演着不可替代的角色。本标准为这些应用领域提供了统一的技术评价依据和质量保障框架。特别是在人工智能（AI）大模型训练对数据中心互联带宽需求激增的背景下，基于本标准的高性能电控VOA将在保障光网络功率均衡与信号质量方面发挥愈发重要的作用。5.4与中国标准体系的衔接本标准为国际标准，我国在光纤通信领域积极推动国际标准的转化采用工作。全国通信标准化技术委员会（TC485）正积极推动将该标准等同采用为推荐性国家标准或行业标准的工作，以促进我国光通信产业与国际先进技术体系全面接轨。6结论与展望IEC61753-053-02:2022《光纤互连器件和无源元件性能标准第053-02部分：C类电气控制可变光衰减器的非连接单模光纤受控环境》标准的发布实施，填补了电控VOA在国际性能评价标准领域的空白，为全球光通信产业提供了统一、科学、可操作的技术评价依据。该标准在继承原有版本框架的基础上，充分吸纳了近年来电控VOA在技术架构、材料体系和制造工艺等方面的创新成果，对关键性能指标进行了系统优化和科学分级，体现了国际标准化工作与技术发展同步演进的原则。参考文献[1]IEC61753-053-02:2022,Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Performancestandard-Part053-02:Non-connectorized,single-modefibre,electricallycontrolled,variableopticalattenuatorforcategoryC-Controlledenvironments[S].Geneva:IEC,2022.[2]IEC61753-1:2007,Fibreopticinterconnectingdevicesandpassivecomponents-Performancestandard