多芯单模光纤的发展及其优势

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1、多芯单模光纤的发展及其优势班级：07光电子2班姓名：刘畅学号：070104040038多芯单模光纤的发展及其优势摘要：本文介绍多芯单模光纤，重点介绍了该新型光纤在FTTH用途中的技术经济优越性，也介绍了4芯单模光纤的结构设计、和多芯单模光纤的发展过程。关键词：光纤；多芯单模光纤；光纤优势：光纤特征1多芯单模光纤的发展典型的光纤，是单芯结构，由外包层／内包层环绕着纤芯构成一条光波导。多芯光纤是一个共用外包层、内含有多根纤芯、而每根纤芯又有自己的内包层的单模光纤。因此，每个芯都是一条光(纤)波导，即一根多芯光纤的功能相当于

2、多根单芯光纤。这种光纤的明显优势是成本较低,生产成本较普通的光纤约低50%。此外，这种光纤可以提高成缆的集成密度，同时也可降低施工成本。早在上世纪70年代末，国外就提出了用多芯光纤制造高密集度光缆的设想。但是，由于当时的制造技术不完善，光纤受到残余应力的影响，机械强度低，可靠性差，未能发展到实用化、商品化。进入上世纪90年代，光纤通信在FTTH(即光纤到家庭)方面的发展遇到费用较高的障碍，受到铜线的强烈竞争。为克服这个障碍，必须大幅度降低光纤光缆的制造成本，同时要求开发高密集度大芯数光缆，以利于减少光缆的敷设与安装费用

3、。因此，1994年，法国电信公司提出了多芯单模光纤的新概念．设计了4芯单模光纤，于1994年7月制造了100多公里，并用这些光纤进行了不同芯数各种结构的光纤带光缆和非光纤带光缆的成缆实验，与用普通单芯光纤的情况相比，光缆密集度提高了很多倍。初步证实了所提出的多芯单模光纤能够同时解决降低光纤光缆的制造成本和开发高密集度大芯数光缆两大难题。此后，法国电信公司和阿尔卡特公司都进行了4芯单模光纤的研究和开发，从光纤设计、预制棒制造、拉丝技术、光纤特性、成缆丁艺到4芯同时熔接、机械连接以及每一芯的分出和端接于普通单模光纤等方面都

4、进行了全面研究，现已取得很大进展。目前，每米每芯的成本为0.03美元，而普通单模光纤的每米成本为0．055美元；安装费用与铜对绞线的情况相同。可以说，多芯单模光纤正向实用化发展。本文重点介绍多芯单模光纤的结构设计、制造工艺和光纤特性，也简单介绍该新光纤在FTTH用途中的技术经济优越性。2多芯单模光纤的设计（4芯）为适应FTTH系统的需要．所设计的多芯光纤应满足下列主要要求：1.31um和1.55um波长双窗口工作；各芯间的串扰大于-35dB：几何尺寸精密；易于识别各芯；机械强度与普通单模光纤的相同。此外，因为在FTTH

5、网中的光纤段较短(≤l0km)，所以，对于光纤的色散和衰减的要求相对较为宽松。对弯曲和微弯损耗有严格要求。各芯分别位于一个正方形的顶点上，该正方形的中心即为多芯单模光纤的中轴。每芯都是一根单模光纤波导，截止波长1.3um。为了减小弯曲损耗和串扰，增强光纤的模限制能力，因此，与常规G652光纤相比，折射率差有所增大。其中3个芯是简单阶跃结构，折射率差0．0062；另一芯为环形折射率分布，折射率差0.0l，设置此芯是为了便于对各芯进行识别。3多芯单模光纤的主要优势3.1多芯单模光纤的性能优势3.1.1衰减系数通过对近200

6、km长光纤的检测和研究，多芯单模光纤的衰减系数都达到与相应单芯光纤接近的水平。3.1.2弯曲和微弯曲损耗特性多芯单模光纤的弯曲和微弯曲损耗特性良好，引入的附加损耗可忽略。这是得益于较高的折射率著因而较强的模限制能力。多芯单模光纤在l310nm波长和1550nm波长的模场直径分别为8.4±0.21un和9.75±0.25um，比普通单模光纤的略小3.1.3串扰特性对以30g张力绕在直径15cm光纤箍上的l0km光纤进行了各芯间的串扰特性测量，在l310nm波长，小于-70dB；在1550nm波长，小于一50dB，均优于所

7、要求的-35dB的指标。即使将纤长增加到30km、张力在0—30g之间改变，串扰特性的变化也仅几dB。3.1.4机械强度进行了10m样长的拉伸试验，平均强度70N。而常规125um直径的光纤为60N，这是因为多芯单模光纤的截面积大。断裂应力4.6GPa，为常规125um直径光纤的94％。3.1.5几何尺寸在一次拉丝过程中，光纤截面尺寸起伏的标准偏差为±0．2um：对于多次拉丝的统计，光纤截面尺寸起伏的标准偏差为±2um，达到拉制常规光纤的水平。相邻芯之间间隔的标准偏差为±lum。随后进行的各种连接实验证明，这种几何精度

8、是适当的。3.2多芯单模光纤的经济优势(1)有利于制造高密集度大芯数光缆通过对多芯单模光纤进行大量成缆试验，包括不同芯数、各种结构的成缆试验。这些试验证明，用多芯单模光纤成缆，不需作为特殊光纤对待，甚至成缆人员并不知道所用的是多芯单模光纤。用多芯单模光纤成缆，与用普通单芯光纤成缆相比，密集度大大提高，光缆芯数越大，密集度提高的效果