近年来,随着5G移动业务的快速普及以及互联网服务内容的多样化,数据通信流量呈指数级增长,通信运营商对光纤通信网络系统的容量提出了更高要求。在标准光纤中,传输损耗和非线性效应会产生噪声(光信噪比OSNR),成为限制可传输数据量的主要因素。为扩大通信容量,光纤的“低损耗”与“低非线性”成为重要课题。G.654.E光纤作为新一代超低损耗光纤标准,正逐步成为大容量、长距离陆地干线网络的重要选择。而在实际部署中,如何高效、低损耗地完成G.654.E光纤熔接,成为业界关注的焦点。本文将从G.654.E光纤的技术特性与应用价值出发,分析其熔接难点,并具体阐述住友电工TYPE-82C+为什么适合熔接G.654.E光纤。
一、G.654.E光纤的技术定义与结构特性
G.654系列是一种主要为长距离传输建立的光纤标准,正式名称为“截止波长位移光纤(Cut-off Shifted Fiber,简称CSF)”,适用于使传输衰减损耗最小的C~L波段(1530~1625nm)。自20世纪80年代海底电缆用光纤商业化以来,G.654系列光纤已被使用超过30年。根据国际电信联盟ITU-T的分类,G.654系列光纤可分为A、B、C、D、E五个子类别。其中,G.654.C和G.654.D的特点是超低损耗、扩展模场直径(MFD)以及减小非线性效应,从而大幅提升传输性能、改善光信噪比。随着陆地传输系统的数据传输速度和传输容量不断提升,同样要求光纤具备低损耗和低非线性特性,因此2016年首次设立了G.654.E子类别,作为G.654系列中专门应用于陆地传输系统的分类。
G.654.E光纤采用纯硅芯石英光纤结构。与标准光纤通过在纤芯中加入GeO₂(二氧化锗)提升折射率、包层使用石英玻璃不同,纯硅芯石英光纤的纤芯由纯石英玻璃(SiO₂)制成,通过在包层的石英玻璃中加入氟(F)等元素来降低折射率。由于纤芯由纯石英玻璃制成,可实现更低的传输损耗,最适用于长距离传输。
二、G.654.E光纤的应用价值与网络优势
G.654.E光纤适用于超过100Gbit/s的大容量干线网络。以长距离传输系统为例,普通G.652.D光纤的传输损耗为0.19dB/km,而G.654.E光纤的传输损耗为0.165dB/km。通过显著降低传输损耗,在将光放大器安装间隔保持为同一距离时,传输距离可延长约1.8至2.0倍;而在传输距离不变的情况下,则可以减少沿途安装的光放大器数量,从而降低通信网络的建设和运营成本。正因如此,通信运营商已开始在下一代传输网络中采用G.654.E光纤。
三、G.654.E光纤熔接的核心难点
与标准光纤相比,G.654.E光纤在熔接过程中存在显著的技术挑战。
首先,各生产厂家在制造方法和添加元素方面存在很大差异,光纤的折射率分布图变得更加复杂,传统的纤芯对准技术无法准确定位纤芯,可能导致高熔接损耗。
其次,模场直径(MFD)不匹配问题突出。G.654.E光纤的MFD分为11.5μm(有效面积Aeff 110μm²)、12.2μm(Aeff 130μm²)等规格,而标准G.652.D光纤的MFD为8.6至9.5μm(Aeff 80μm²)。在不同MFD的光纤之间进行熔接,理论上不可避免地会产生较高的熔接损耗。
具体而言,熔接损耗主要来源于三个方面:一是模场直径不匹配,不同种型号或不同厂家光纤的纤芯直径不一致,且光纤石英材质不同导致熔化程度不同,纤芯掺入元素不同导致散射程度不同,进一步加剧MFD不匹配;二是偏轴,纤芯对准精度不足直接引起损耗;三是歪斜,光纤位置和角度调整不精准导致光信号泄漏。
四、住友电工TYPE-82C+的技术适配性
面对上述挑战,住友电工TYPE-82C+高精度纤芯对准光纤熔接机通过多项专有技术,为G.654.E光纤熔接提供了系统性的解决方案。
1. 深厚的纯硅芯石英光纤技术积累
住友电工是纯硅芯石英光纤的先驱者,率先致力于该领域的开发并领先其他公司实现量产。1988年,住友电工申请了“Z-Fiber”商标并实现商品化;2017年,成功研发传输损耗为0.14dB/km的超低损光纤,在1560nm波长下实现0.1419dB/km、在1550nm波长下实现0.1424dB/km的传输损耗,刷新了光纤低损耗的世界纪录。通过研发纯硅芯石英光纤获得的技术积累,住友电工实现了无论光纤折射率分布如何复杂,都能够运用高精度显微镜和高精度算法,立即并且准确地识别纤芯位置。
2. 高精度纤芯对准与调芯技术
针对偏轴和歪斜问题,TYPE-82C+配备了高精度调芯马达,可精准调整纤芯位置,并选用最佳的放电强度进行熔接。只有正确识别光纤种类并准确识别光纤纤芯,才能使偏轴引起的损耗值最大限度接近于零;只有具备可准确调整光纤位置和角度的熔接机调芯平台,才能使倾斜引起的损耗值最大限度接近零。住友电工长期以来积累了丰富的光纤精准自动识别功能方面的经验和技术,确保熔接精度。
3. 纳米熔接NanoTune人工智能技术
住友电工研发的纳米熔接技术NanoTune,通过运用独家的人工智能技术,大幅提高了熔接精度和熔接效率。该技术可运用于恶劣环境,且对操作人员技能水平没有要求。即使在偏轴、歪斜等情况下,也可以通过对放电强度和驱动马达自动进行微小的调整,发挥最佳性能。
4. 专为G.654.E设计的熔接条件
TYPE-82C+搭载了多项适用于G.654.E光纤的专用熔接条件。在G654 Auto模式下,熔接机可自动识别光纤种类,并根据光纤特性自动优化放电参数,通过纤芯对准技术实现低损耗熔接。此外,G654专用模式包含以下五种:G654 Std.(标准)、G654(Aeff125)-G652(Aeff 130μm²的G.654.E光纤与标准G.652.D光纤的异种接续)、G654(Aeff110)-G652(Aeff 110μm²的G.654.E光纤与标准G.652.D光纤的异种接续)、G654(Aeff125-110)(Aeff 130μm²与Aeff 110μm²的G.654.E光纤异种接续)、G654 Clad(外径对准)。这些专用模式覆盖了同种接续与异种接续的多种场景,有效抑制模场直径不匹配带来的损耗。
综上所述,G.654.E光纤凭借其超低损耗和低非线性特性,已成为应对5G时代大容量、长距离传输需求的关键基础设施。然而,其复杂的折射率分布、较大的模场直径以及各厂家制造工艺的差异,给熔接作业带来了显著挑战。住友电工凭借在纯硅芯石英光纤领域的深厚技术积淀,通过高精度纤芯识别、纳米熔接技术NanoTune以及专为G.654.E设计的多种熔接模式,使TYPE-82C+能够有效应对模场直径不匹配、偏轴和歪斜等核心难题,实现低损耗、高效率的熔接作业。这正是住友电工TYPE-82C+为什么适合熔接G.654.E光纤的根本原因。
