海底光缆要求长距离、低衰减的传输,而且要适应海底的环境,对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格,因此用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求;要求低损耗、高强度、制造长度长,要求能经受强大的压力和拉力。另外,由于海底光缆的难修复性,因此生产出满足海缆需求的高质量的光纤就显得尤为重要。目前,中天光纤已研发出高质量的海缆用光纤。 海底光缆的特殊需求 无论是陆地光缆的设计还是海
海底光缆要求长距离、低衰减的传输,而且要适应海底的环境,对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格,因此用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求;要求低损耗、高强度、制造长度长,要求能经受强大的压力和拉力。另外,由于海底光缆的难修复性,因此生产出满足海缆需求的高质量的光纤就显得尤为重要。目前,中天光纤已研发出高质量的海缆用光纤。
海底光缆的特殊需求
无论是陆地光缆的设计还是海底光缆的设计,都是为了能够保证光纤在相对稳定和安全的环境中工作,可以做到长期、稳定的传输光信号而免受外界干扰,只是根据光纤所处的环境不同,对光缆的制作要求有所不同。海底光缆设计必须保证光纤不受外力和环境影响,其基本要求是:能适应海底压力、磨损、腐蚀、生物等环境;有合适的铠装层防止渔轮拖网、船锚及鲨鱼的伤害;光缆断裂时,尽可能减少海水渗入光缆内的长度;能防止从外部渗透到光缆内的氢气与防止内部产生的氢气;具有一个低电阻的远供电回路;能承受敷设与回收时的张力;使用寿命一般要求在25年以上。
海底光缆中光纤的性能要求及生产工艺优化
海底光缆要求长距离低衰减的传输,而且要适应海底的环境,对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求特别严格。光纤的传输容量大,中继站间的距离长,适用于海底长距离的通信。为满足这些特定的要求,海底光缆的基本结构是将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地绕包在中心,加强构件(用钢丝制成)的周围,并放在专制的不锈钢管中,该管外绕高强度拱形结构的钢丝,钢丝层又包上铜管,使得光缆铺设时不发生微/宏弯。最后挤塑外护套。虽然海缆的制造工艺避免了海缆在铺设过程中造成的光纤微/宏弯损耗,但是在海缆生产过程中的不均匀性,使得金属或油膏对光纤纵向的挤压不均匀,导致光纤所受外界的应力不均匀,光纤的微弯损耗有所增大,除了优化海缆的生产工艺,尽量保证海缆的均匀性以外,还可以通过改善光纤的抗微弯性能来一定程度上弥补海缆生产过程中的不均匀性对光纤造成的影响,以最大程度地降低光纤的衰减,实现更远距离的传输。用于海底光缆的光纤比陆地光缆所用的光纤有更高的要求;要求低损耗、高强度、制造长度长,要求能经受强大的压力和拉力。
海缆系统的标称工作波长宜为C波段(1530~1560nm)或C+L(1530~1625nm)波段,目前很多厂家所生产的常规单模光纤在1550nm处的衰减均可达到0.19dB/km甚至以下,已经很接近石英光纤的理论极限最小值,因此对于海缆用光纤而言,除了光学传输性能以外,主要还是要考虑降低光纤的微弯损耗及高强度、大盘长两个方面,另外提高筛选强度,筛选出性能更为优良的光纤。
1.优化光纤的抗微弯性能
随着1625nm波长被越来越多的应用,增加光纤在L波段(1560~1625nm)的宏弯及微弯性能就越发重要,由于海缆本身的结构以及所使用的环境决定了海缆中的光纤单元在使用过程中的宏弯损耗是可以忽略不计的,需要密切关注的是光纤的微弯损耗,图2是光纤的微弯示意图。
光纤的接触面因挤压不均匀导致产生μm级或低于mm级的微小弯曲,导致光纤的微弯损耗增加,微弯传输损耗主要是由于模式耦合导致的。
由图3可以看出,存在微弯损耗的光纤比没有弯曲的光纤在1625nm处,甚至是1550nm处的衰减值明显增高,可见微弯损耗对于长波长衰减有着很大的影响,尤其是在海缆这种要求长距离低衰减的通信系统中,如何控制好微弯损耗就显得尤为重要。