長(zhǎng)飛公司：器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖
發(fā)布時(shí)間：2021-09-16 22:23:57 熱度：2582
9/16/2021，
一、 器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖的產(chǎn)生背景
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，F(xiàn)TTX、5G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)光纖無源器件，尤其是光纖耦合器的需求呈井噴態(tài)勢(shì)。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,在其制作工藝中，熔融拉錐法因其操作簡(jiǎn)單、制作成本低、器件損耗小，受到光器件廠商的廣泛采用。
隨著光無源器件小型化發(fā)展，成本控制要求提高，器件廠商在使用已有的器件用單模光纖時(shí)遇到了一些新的問題：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；如采用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，但在制作耦合器的過程中，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，并且過程損耗很大，因此無法完成耦合器的制作。
為解決這些行業(yè)痛點(diǎn)，長(zhǎng)飛公司在已有的器件拉錐用單模光纖（PH1010-B）和器件用彎曲不敏感單模光纖（PH1011-A）的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化剖面參數(shù)和合理設(shè)計(jì)歸一化頻率，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)
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：
上圖是PH1010-C在φ20mm彎曲情況下，1550nm波段宏彎測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯觯讦?0mm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，另外為了更好的滿足器件客戶穿插芯的需求，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。
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。
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：
從上述驗(yàn)證結(jié)果可知，無論是拉錐過程損耗值，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)知名器件廠商做成拉錐耦合器，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。
通過廠商反饋的檢測(cè)結(jié)果來看，長(zhǎng)飛器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖PH1010-C制備的上述器件全部滿足器件指標(biāo)的要求。廠商同時(shí)反饋PH1010-C光纖在拉錐損耗方面比國(guó)外某廠商提供的某款產(chǎn)品更低，特別是在拉制Mini 尺寸耦合器方面更有優(yōu)勢(shì)。
一、 器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖的產(chǎn)生背景
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，F(xiàn)TTX、5G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)光纖無源器件，尤其是光纖耦合器的需求呈井噴態(tài)勢(shì)。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,在其制作工藝中，熔融拉錐法因其操作簡(jiǎn)單、制作成本低、器件損耗小，受到光器件廠商的廣泛采用。
隨著光無源器件小型化發(fā)展，成本控制要求提高，器件廠商在使用已有的器件用單模光纖時(shí)遇到了一些新的問題：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；如采用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，但在制作耦合器的過程中，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，并且過程損耗很大，因此無法完成耦合器的制作。
為解決這些行業(yè)痛點(diǎn)，長(zhǎng)飛公司在已有的器件拉錐用單模光纖（PH1010-B）和器件用彎曲不敏感單模光纖（PH1011-A）的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化剖面參數(shù)和合理設(shè)計(jì)歸一化頻率，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)
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：
上圖是PH1010-C在φ20mm彎曲情況下，1550nm波段宏彎測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯觯讦?0mm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，另外為了更好的滿足器件客戶穿插芯的需求，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。
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。
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：
從上述驗(yàn)證結(jié)果可知，無論是拉錐過程損耗值，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)知名器件廠商做成拉錐耦合器，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。
通過廠商反饋的檢測(cè)結(jié)果來看，長(zhǎng)飛器件拉錐用彎曲不敏感單模光纖PH1010-C制備的上述器件全部滿足器件指標(biāo)的要求。廠商同時(shí)反饋PH1010-C光纖在拉錐損耗方面比國(guó)外某廠商提供的某款產(chǎn)品更低，特別是在拉制Mini 尺寸耦合器方面更有優(yōu)勢(shì)。
