專利名稱：檢查彎曲不敏感光纜的正確安裝的方法和適用于該方法的光纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢查對彎曲不敏感的光纜的安裝和/或鋪設的方法，而且涉及當以單模方式工作時對彎曲不敏感的光纜。
背景技術：
單模光纖在光纖到戶(FTTP)應用(包括光纖到家(FTTH)和光纖到樓(FTTB)應用) 中的使用通常要求傳輸通過光纖的光信號的彎曲損耗低，在可能強加急彎半徑的苛刻安裝約束(例如，由于建筑物中的急轉彎或者光纖的壓縮)下也同樣要求。特別地，目的在于小型化無源場裝備的光纜布線和硬件應用，例如，局部匯流箱或者存儲盒，及多住戶單元(MDU) 的開發(fā)要求具有優(yōu)良彎曲性能的光纖設計。此外，稀疏波分復用系統(tǒng)(CWDM)和無源光網(wǎng)絡 (PON)系統(tǒng)也可能需要采用對彎曲不敏感的光纖。
為了標準化特別適于FTTP應用的光纖的彎曲性能，ITU-T (國際電信聯(lián)盟，ITU電信分部)最近開發(fā)出了定義具有增強彎曲性能的單模光纖的推薦標準G. 657 (11/2009)。
為了符合國際標準，除彎曲性能之外，光纖性能還可以關于其它相關的光學參數(shù) (例如，截止波長和模場直徑(MFD))來評估。對于在MFD、截止波長與彎曲損耗之間找到折中有用的一個參數(shù)是所謂的MAC數(shù)，這是MFD與截止波長之比。
已經(jīng)觀察到，為了獲得低彎曲損耗,MAC數(shù)應當減小。在于Optics Communications 第107卷(1994年)第361-364頁上發(fā)表的、由C. Unger和W. Stocklein所寫的 “Characterization of the bendingsensitivity of fibres by the MAC value，，中，石開究了匹配包層光纖的宏彎性能與微彎性能及與MAC數(shù)的關聯(lián)。文章聲明階躍折射率光纖的彎曲行為完全由MAC數(shù)來表征，而且宏彎損耗與微彎損耗隨著MAC數(shù)的增加而增加。
專利申請WO 2009/154712描述了一種包括兩條光纖的光纖線纜，每條光纖都是微結構彎曲性能光纖。據(jù)稱，所公開解決方案的光纖線纜允許例如為了安裝、松弛存儲等而有激烈的彎曲，而且同時抑制會造成光纖損壞和/或斷裂的彎曲半徑。
在光纜的安裝與部署過程中，為了檢測光纖網(wǎng)絡中的故障，通常執(zhí)行光衰減的現(xiàn)場測試。這種光學測試是通過傳輸和/或反射測量來執(zhí)行的，而且一般是利用光時域反射儀(OTDR)技術。
專利US 7，167，237公開了一種在不影響其它用戶光學終端和傳輸裝置的情況下從一個用戶光學終端側對從該用戶光學終端到光分路器的光路(optical line)進行故障搜索的系統(tǒng)，這是通過把一個OTDR連接到所述光路在該用戶光學終端中的終端部分并且通過使用其中所連接OTDR中所使用的波長值設置成與光路中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄩL值不同的值和光脈沖的峰值水平設置成預定的水平或更小的那些中的至少一個。測試光的波長是與光路中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓獾牟ㄩL不同的波長，尤其是包括在大于或等于0.3μπι且小于I.3 μ m或者大于I. 65 μ m且小于或等于2. O μ m范圍中一個范圍內(nèi)的值。
由K. Clarke和A. Duncan在1993年11月28日至12月I日的第18屆澳大利亞光纖技術會議學報第31-34頁上發(fā)表的“Developmentand Application of a Long wavelength 0 TDR to provide Early warningof Degradation in a Fibre Network，，描述了工作在 1662nm、用于帶外監(jiān)視的0TDR，以便克服在與光纖上攜帶流量所使用的波長相同的波長進行監(jiān)視的缺點。
由D. Miles在Test第2期第28卷(2002年3月)第8-10頁上發(fā)表的“Locate fiber optic cable interrupting service”描述了利用測試帶外波長的多波長OTDR進行測試。據(jù)稱，較高的波長，即，1625nm，對于發(fā)現(xiàn)隨后會發(fā)展成斷裂或者應力或溫度損耗的彎曲非常有效。
JP 4-351935的日本專利文摘描述了使用比信號波長更長和更短的測試波長的光脈沖測試儀及光帶通路濾波器。該文摘公布，利用較長波長測試光獲得的后向散射將靈敏地測試和監(jiān)視到光纖的彎曲損耗，而利用較短波長測試光獲得的后向散射將靈敏地測試和監(jiān)視到光纖的連接損耗。
專利申請JP 2-027231涉及光纖縱向變形測量方法，該方法利用從被測光纖中光信號傳輸所使用的波長形成的第一波長光及從對于被測光纖中各種類型變形量的光損耗都比第一波長光的波長出現(xiàn)更多的至少一個波長形成的第二波長光，第一波長光和第二波長光的每個光脈沖的輸入都來自被測光纖的一端，而且，對例如被測光纖彎曲的變形的測量是基于被測光纖中反射的第一波長光和第二波長光的每個光脈沖的衰減量的差異及衰減量隨時間變化的差異的對比評估。
OTDR測試可以提供關于可能存在急彎的有用信息，特別是半徑小于制造商所推薦的最小半徑的彎曲，這種急彎可能不利地影響光纖的機械壽命。
急彎可能是在鋪設過程中偶然引入的或者是為了加速安裝過程而不太認真部署實踐的結果，例如光分支線纜的激烈訂裝和拐角周圍的急彎部署。特別地，急彎半徑可能造成光纖表面的裂縫，這種裂縫會逐步擴展而且有可能最終導致光纖的永久性損壞或裂開。 光纖的長期機械可靠性可以依賴于檢測危險性彎曲存在的能力。
專利申請US 2006/0115224描述了具有在1.31 μ m波段內(nèi)的截止波長的單模光纖，其中，調(diào)整纖芯關于包層的相對折射率差，使得當施加半徑小于極限彎曲半徑的彎曲時，彎曲損耗變得大于檢測極限值，所述極限彎曲半徑是從施加到光纖的彎曲半徑與預定時間段之后故障發(fā)生的概率之間的關系計算出來的。在一種實施方式中，光纖具有階躍折射率分布。從階躍折射率光纖所公開的結果指示，當纖芯與包層之間的折射率差大于大約 0. 80%時，在5. 5mm的極限彎曲半徑內(nèi)，由彎曲造成的損耗降低到大約0. OldB/圈或者更小， 據(jù)稱這使得難以利用OTDR進行測量。關于光纖的光學測量是在I. 31、I. 55和I. 625 μ m的傳輸波長下執(zhí)行的。
專利申請EP I 256 826 A2公開了一種構造成防止盜取光信號的光纖設計。允許光信號的一部分信號盜取分接的一種技術是在光纖中形成彎曲，這種彎曲使得光信號“泄漏”到光纖包層中，光信號在那里無需源或接收站就可以被截獲。這種入侵的情況是通過把光纖對微彎損耗的敏感性增加到使光纖中的彎曲造成這種彎曲不會不被檢測出來的高衰減的程度來解決的。高度彎曲敏感的光纖是通過在與光纖纖芯有相當大距離的地方引入未摻雜的外環(huán)區(qū)域來生產(chǎn)的。該文檔提到，假定光纖線纜安裝成具有大的最小彎曲半徑，那么這種對彎曲敏感的設計不會不利地影響傳輸屬性。
由本申請人在2008年11月7日提交的專利申請PCT/EP2008/065174涉及一種光纜，這種光纜具有從輸入端延伸到輸出端的線纜長度，而且包括至少一條線纜截止波長從 1290nm至1650nm的單模光纖，其中所述至少一條光纖以絞距P繞縱向方向螺旋絞合達絞合長度L，L和P的值選擇成使得光纜呈現(xiàn)出基本單模傳輸，而且其中所述絞合長度L沿所述線纜長度的至少一部分延伸。特別地，絞合長度L和絞距P被選擇為使得光纜中測量到的截止波長等于或小于1260nm。發(fā)明內(nèi)容
按照對光纖彎曲不敏感性的始終更苛刻的要求，對FTTP應用的最近發(fā)展針對對彎曲高度不敏感的光纖。本申請人已經(jīng)觀察到，如果光纖對彎曲高度不敏感，那么即使機械上危險的彎曲也不會在信號傳輸?shù)牟ㄩL范圍中產(chǎn)生可以測量到的光衰減，至少當使用現(xiàn)場測試的標準裝備時是這樣。因此，如果一方面要求彎曲不敏感性來保證成本有效的安裝和光學性能，則另一方面這妨礙了對有害彎曲的早期現(xiàn)場檢測，由此增加了更高修復和維護成本的風險。
本申請人認識到，如果光纜設計成在光纜單模工作的波長區(qū)域(S卩，包括工作波長的波長區(qū)域)內(nèi)呈現(xiàn)出彎曲不敏感性，但是在所述波長區(qū)域之外的至少一個波長呈現(xiàn)彎曲敏感性，那么就有可能在不影響線纜彎曲性能的情況下檢測到危險的彎曲。
本發(fā)明的一方面是用于檢測呈現(xiàn)出經(jīng)線纜長度傳播之后測量到的測量截止波長的光纜的故障鋪設的方法，該方法包括
提供用于傳輸光信號的光纜，該光纜包括至少一條單模光纖，所述光纖在于至少一個預定測試波長下繞等于或小于5mm的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有等于或者大于第一閾值的衰減，而且在于等于或大于測量截止波長的工作波長下繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有小于第二閾值的衰減，其中測試波長小于測量截止波長；
鋪設光纜；及
在所述預定測試波長下測量至少一條光纖中的衰減。
本發(fā)明的另一方面是一種光纜，該光纜呈現(xiàn)單模傳輸而且經(jīng)線纜長度傳播之后在等于或大于測量截止波長的波長下對彎曲不敏感。優(yōu)選地，所述測量截止波長等于或小于 1260nm。所述光纜包括至少一條如下光纖，該光纖在不大于所述測量截止波長的預定測試波長下對彎曲敏感，而在等于或大于所述測量截止波長的工作波長下對彎曲不敏感，其中光纜以單模方式工作。
在有些優(yōu)選實施方式中，單模工作的波長區(qū)域對應于在大部分感興趣的情況下是從1260nm至1675nm的傳輸波段，盡管在單模光傳輸中最近引入的國際標準趨于伸展所述傳輸波段，例如朝著更大的上限。
在本文背景下，“彎曲敏感/敏感性”，意味著當繞等于或小于5mm的彎曲半徑纏繞一圈時在成纜或未成纜配置的光纖中所測量到的衰減(即傳輸損耗)等于或者大于第一閾值，所述第一閾值在下文中也稱為檢測閾值。
優(yōu)選地，檢測閾值設置成等于或者大于用于檢查光纜中衰減的測試光學系統(tǒng)的檢測極限。在有些實施方式中，檢測極限等于或大于大約O. ldB，使得成本有效的技術裝備可以用于檢查光纜。然而，本公開內(nèi)容不排除更高或更低敏感性系統(tǒng)的使用，因此，依賴于所使用的具體光纜類型和所使用的檢測裝置，檢測閾值可以設置成不同(例如，更小或更大) 的彎曲損耗值。
“彎曲不敏感/不敏感性”，意味著當繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈時在成纜或未成纜配置的光纖中所測量到的衰減小于第二閾值。優(yōu)選地，最小彎曲半徑是7. 5mm,更優(yōu)選地是5mm。例如，第二閾值是由國際標準(例如，推薦標準ITU-T G. 657 (11/2009))設置的預定值。在一種實施方式中，第二閾值是O. ldB。在一種實施方式中，第一閾值大于第二閾值。在另一種實施方式中，第一閾值和第二閾值大致相等。
優(yōu)選地,光纜在小于1260nm、優(yōu)選地等于或大于450nm且小于1260nm、更優(yōu)選地是從600nm至1200nm的至少一個測試波長下呈現(xiàn)出彎曲敏感性。在一種優(yōu)選實施方式中，測試波長是從800nm至lOOOnm。例如,測試波長是850nm,這對應于用于多模光纖測試的商用 OTDR裝備(其一般以VCSEL源作為光源)的工作波長。
根據(jù)本發(fā)明的有些優(yōu)選實施方式，光纜的抗彎曲性是通過選擇至少一條本身具有不符合普通標準的光學參數(shù)(即，用于光纖MAC數(shù)減小的相對大的線纜截止波長)的光纖并且通過賦予所述光纖的至少一個縱向部分一個曲率來把所述光纖布置在光纜中來提供的。 特別地，通過以一個絞距繞縱軸絞合所述至少一條光纖達一個絞合長度，有效的光纖截止波長減小了，因此在光纜中結果測到的截止波長也可以減小到滿足單模傳輸?shù)钠谕鈱W性能的值。在許多感興趣的情況下，光纜在等于或大于1260nm的波長下呈現(xiàn)出單模傳輸。
優(yōu)選地,所述至少一條光纖的光纜截止波長，(λ ee)A,等于或大于1290nm,優(yōu)選地是從1290nm至2200nm，更優(yōu)選地是從1600nm至2000nm。
在有些實施方式中，絞距P是在5mm至30mm、優(yōu)選地是5mm至20mm的范圍內(nèi)選擇的。
優(yōu)選地，光纜的絞合長度L是通過考慮絞距P的值來選擇的。
在有些實施方式中，絞合長度L是至少2米。在有些實施方式中，絞合長度等于或小于2km。
優(yōu)選地，絞合長度L大致等于線纜長度。
優(yōu)選地，所述至少一條光纖具有匹配包層折射率分布，更優(yōu)選地是階躍折射率分布。階躍折射率光纖常常需要低復雜度的預加工制造，這有利于最終產(chǎn)品的成本。
優(yōu)選地，所述至少一條光纖具有帶有從O. 5%至1%的最大相對折射率的階躍折射率分布和從4 μ m至7 μ m的外芯半徑。
在有些實施方式中，光纜中所包括的所述至少一條光纖被選擇成具有的MFD至少為8. 6 μ m，例如直到9. 5 μ m，優(yōu)選地是從8. 6 μ m至9. O μ m。符合ITU-T標準的MFD的值可以在光纜的熔接和/或機械接合中允許操作的簡易性和相對小的插入損耗，例如，小于 O. ldB。
根據(jù)一種優(yōu)選實施方式，光纜包括沿縱向方向絞合在一起達給定絞合長度的兩條光纖。
根據(jù)另一種優(yōu)選實施方式，光纜包括繞沿縱向方向延伸的中心件絞合的一條光纖。
在有些實施方式中，光纜包括至少一條在用于測試用途的至少一個預定測試波長下對彎曲敏感的單模光纖；及專用于傳輸?shù)闹辽僖粭l對彎曲不敏感的單模光纖。
在有些實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的光纜可以用作光纖接入配線網(wǎng)絡中的分支光纜。


現(xiàn)在將參考附圖在下文中更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的一些但不是全部實施方式。
圖I是示出根據(jù)本發(fā)明一些實施方式的包括在光纜中的光纖的示例性折射率分布的圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜的示意性立體圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式的光纜的示意性立體圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜的宏彎損耗的實驗測量結果的圖，這是在從600nm至1650nm的波段內(nèi)對直連光纜(straight cable)部署以及對在光纜兩端的裸光纖上都有IOmm彎曲半徑的10圈測量的。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜的宏彎損耗的實驗測量結果的圖，這是在從650nm至IOOOnm的波段內(nèi)針對8. 5m的線纜長度和不同的絞距值測量的。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的配線光纜的示意性立體圖。
圖7是用于例示根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜中OTDR測量技術的工作原理的框圖。
圖8是示出光纜的線纜截止波長(λ Jb作為絞合長度L (單位為mm)的函數(shù)的實驗測量結果的圖，其中該光纜包括外直徑為900 μ m的彼此相互絞合的兩條緊包緩沖光纖 (tight-buffered optical fibre)。
圖9是針對(λ Ja為1320nm且MFD為8. 66 μ m的光纖的絞合長度L (單位為米) 作為絞距P (單位為mm)的函數(shù)的圖。方塊和菱形符號分別代表絞合部分的最小長度(Lmin) 和最大長度(Lmax),這滿足下文關于該圖描述的一些條件。
圖10是針對(λ Ja為1644nm且MFD為8. 60 μ m的光纖的絞合長度L(單位為米) 作為絞距P (單位為mm)的函數(shù)的圖。方塊和菱形符號分別代表絞合部分的最小長度(Lmin) 和最大長度(Lmax),這滿足下文關于該圖描述的一些條件。
定義
根據(jù)IEC-60793-1-44 (2001-07)標準，測量截止波長定義為比包括發(fā)出的高階模在內(nèi)的總功率與基模功率之比降低到小于O. IdB的波長大的波長。根據(jù)這種定義，二階模 (LP11)經(jīng)歷比基模(LPtll)多19. 3dB的衰減。在這里，給定光纜的線纜長度Ltot，測量截止波長通常指當光纜基本上線性部署時根據(jù)IEC-60793-1-44標準定義在線纜長度Ltot中測量到的截止波長。
光纖的線纜截止波長(λ Ja是根據(jù)IEC-60793-1-44 (2001-07)標準中所描述的截止測試方法A測量到的截止波長值。即，方法A規(guī)定對22m的未成纜光纖跨度執(zhí)行測量， 其中光纖的中心20m部分纏在280mm直徑的心軸上，而且兩個Im長的端部中每一個的一圈都纏在80mm直徑的心軸上。
光纜的線纜截止波長UJb是根據(jù)IEC-60793-1-44 (2001-07)標準中所描述的截止測試方法B測量到的截止波長值。該測量是對22m長的光纜執(zhí)行的，其中光纜的中心20m部分是線性部署的而且光纖對于兩個Im長的端部是暴露的，其中這兩個端部纏在80mm直徑的心軸上。光纖的模場直徑(MFD)是根據(jù)IEC-60793-1-45 (2001-07)標準在1310nm的波長
下測量的。MAC數(shù)定義為在1310nm (微米)下測量的模場直徑(MFD)與線纜截止波長UJa(單位為微米)之比。匹配包層光纖是這樣的光纖，即，在單模傳輸中所使用的波長下，光纖的折射率分布基本上沒有折射率顯著低于作為基本參考的外部包層(在大部分情況下，是純二氧化硅(silica))的折射率的區(qū)域。一般來說，匹配包層光纖在纖芯中基本上沒有減小折射率的摻 雜劑。在本說明書和權利要求中，術語“分支光纜”用于指作為接入配線網(wǎng)絡的最后一環(huán)工作的光纜，一般，但不是專門，只為一個訂戶服務。
具體實施例方式包括單模光纖的彎曲不敏感光纜常常是適于FTTP應用的，其中這些光纜設置在房屋、辦公室和其它建筑物中用于諸如寬帶互聯(lián)網(wǎng)、視頻點播及高清IPTV的電信服務。接入配線可以部署在單層建筑物上或者通常安裝在多層建筑物中，以便把光纖帶給不同層上的各訂戶。例如，在多層建筑物中，配線網(wǎng)絡可以包括放在建筑物基底的MDU，升降線纜(riser cable)從該MDU穿過建筑物的垂直升降部分(verticalrise)而且光纜的片段在每一層分支?？蛇x地，配線光纜可以從光網(wǎng)絡單元出發(fā)并且在多個分支光纜中的阻燃光纜(plenum cable)入口設施處接合到一起，隨后,所述分支光纜到達各訂戶的不同房屋。分支光纜的安裝路線常常包括急彎和邊緣，例如在當光纜圍繞門框或者圍繞公寓內(nèi)的急轉拐角延伸的情況下。就象眾所周知的，光信號的傳播模式由于光纖彎曲而衰減?？偟膩碚f，彎曲引起的衰減，在這里也稱為彎曲損耗，隨著波長增加而增加并且隨著彎曲半徑減小而增加。對于給定的彎曲配置，單模光纖的截止波長是這樣的波長，即在該波長之上光纖只傳播基模。在截止波長之下，光纖將傳輸多個一個模式?？偟膩碚f，截止波長依賴光纖的折射率分布并且依賴彎曲配置，例如現(xiàn)場部署和光纜構造。對于在嚴重彎曲下具有增強性能的光纖和光纜的需求是日益增加的，這也與最近開發(fā)出的推薦標準ITU-T G. 657 (11/2009)相符。盡管可以預期典型的FTTP部署不引起具有半徑小于7. 5mm的彎曲，優(yōu)選地是等于或者小于5_，但是比較急的彎曲也會偶然引入和/或作為不太仔細、較廉價部署實踐的結果。比較急的彎曲會對光纖并因此對光纜的機械可靠性造成風險。在設計成符合更苛刻光學彎曲性能的彎曲不敏感光纖中，由包含光纖的線纜的鋪設所引起的機械危險彎曲的發(fā)生可能不會產(chǎn)生可由現(xiàn)場測試一般采用的光學測試裝備測量到的光衰減。本申請人理解，如果要求光纜(光纖)在傳輸波段內(nèi)對彎曲不敏感，那么彎曲感測就應當在所述傳輸波段之外的波長區(qū)域內(nèi)執(zhí)行。本申請人認識到，如果光纜設計成在包括光纜以單模運行的工作波長的波長區(qū)域之外呈現(xiàn)彎曲敏感性，但是在所述區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)彎曲不敏感性，那么就有可能在不影響光纜彎曲性能的情況下檢測出潛在危險的彎曲。為了符合國際標準，除彎曲性能之外，還關于其它相關的光學參數(shù)(例如，截止波長和模場直徑(MFD))評估光纖性能。宏彎損耗具有隨光纖MAC數(shù)減小而減小的大體趨勢。
光纖的MAC數(shù)是由以下關系式定義的
^ n MFD
_8] (1)其中，MFD是在1310nm下以微米為單位測量的模場直徑，而(λ Ja是光纖的線纜截止波長，其單位始終是微米?？偟膩碚f，宏彎損耗隨著MAC數(shù)減小而減小。低MAC值可以通過減小MFD或者通過增加(XJa或者通過對這兩個光學參數(shù)都作用來實現(xiàn)。但是，為了 符合國際標準，除彎曲性能之外，光纖常常還需要擁有幾個在規(guī)定值范圍內(nèi)的相關光學參數(shù)，尤其是線纜截止波長和MFD。例如，ITU-T推薦標準G. 652 (10/2000，用于標準傳輸?shù)墓饫w)推薦了在1310nm至少為8. 6±0. 4 μ m的MFD,而且,總是根據(jù)G. 652,光纖的線纜截止波長應當不大于1260nm，S卩，遠低于1310nm的典型工作波長。本申請人理解，通過根據(jù)普通傳輸標準所規(guī)定的要求選擇線纜截止波長高于允許單模傳輸?shù)闹档墓饫w，有可能通過對光纜中所包括的光纖的至少一個長度部分賦予一個具有曲率半徑的曲率來獲得具有單模光學性能的光纜。圖I是例示根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的包括在光纜中的示例性單模光纖的相對折射率分布Λ η作為離光纖中心的徑向距離r。的函數(shù)(re=0，S卩，圖的y軸代表光纖的中心線)的圖。所述光纖包括被包層區(qū)域包圍的纖芯區(qū)域，而且具有階躍折射率分布，其中纖芯區(qū)域中相對于包層區(qū)域具有正的相對折射率Λ η。纖芯優(yōu)選地是用摻雜了提高折射率的摻雜元素(例如鍺)的二氧化硅制成的。假定用于傳輸?shù)膯文９饫w的包層區(qū)域通常是由純的(未摻雜的)二氧化硅制成，那么相對折射率分布以包層區(qū)域的折射率作為參考。在圖I的實施方式中，包層區(qū)域是純二氧化硅，Λη=0。以下，將參考相對折射率百分比，Λ%=ΛηΧ100。對于階躍折射率光纖，可以表征階躍折射率光纖的兩個主要參數(shù)是最大相對折射率百分比△_%和外芯半徑r。，后者是根據(jù)IEC 60793-1-20 (2001-09)附件C定義的。最大相對折射率和外芯半徑選擇成，對小于1260nm的波長提供等于或大于第一閾值(即，檢測閾值)的傳輸損耗，并且對等于或大于1260nm的波長提供小于第二閾值的傳輸損耗。更一般地說，最大相對折射率和外芯半徑選擇成，對小于在包括光纖的光纜中測量到的截止波長的波長提供等于或大于第一閾值的傳輸損耗，并且對等于或大于所測量到的線纜截止波長的波長提供小于第二閾值的傳輸損耗。在優(yōu)選實施方式中，外芯半徑是從4μ m到7μ m，而最大相對折射率百分比是從
O.5%到1%。優(yōu)選地，最大相對折射率百分比是從O. 7%到1%。優(yōu)選地，外芯半徑是從5 μ m至丨J 7 μ m0優(yōu)選地，光纖的線纜截止波長(λ Ja不小于1290nm，更優(yōu)選地不小于1600nm。在有些優(yōu)選實施方式中，截止波長是從1290nm到2200nm，更優(yōu)選地是從1600nm到2000nm。相
對高的線纜截止波長值導致相對小的MAC數(shù)，并因此提高光纖對宏彎的抵抗力。參考用于光信號傳輸?shù)某Ｒ奍TU-T推薦標準，光纖由此在大于所推薦值的線纜截止波長(λ Ja下是單模的。
在圖I所示的例子中，Δmax%=0. 89%而1^=5. 8 μ m。所述參數(shù)的值選擇成獲得大約1750nm的線纜截止波長(λ JA。在1310nm，MFD值是8. 4 μ m。這種光纖在1260nm到1650nm的傳輸帶內(nèi)的波長下對繞5mm的彎曲半徑纏繞一圈測量時呈現(xiàn)出小于O. IdB的傳輸損耗，而對范圍650nm到950nm內(nèi)的波長呈現(xiàn)出不小于O. IdB的傳輸損耗。應當指出，對于這個例子的光纖，第一閾值等于第二閾值。應當理解，第一閾值和第二閾值可以不同，例如，第二閾值可以小于第一閾值，例如，O. 05dB。通過選擇以上所述范圍內(nèi)的合適的rc和Λ_%值，有可能在預定的測試波長下選擇光纖的彎曲敏感性。以上所述的光纖可以通過標準的制造工藝獲得，例如外部汽相淀積(OVD)工藝。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的一個特定方面，對光纜中所包括的至少一條光纖絞合 達線纜長度的至少一個長度部分，以使得光纖的線纜截止波長減小，并且因此在線纜長度上光纜中所測量到的結果截止波長滿足在不小于期望有效截止波長的波長(例如，等于或小于1260nm)下進行單模傳輸?shù)钠谕鈱W性能。圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜的示意性立體圖?？梢允墙尤肱渚€網(wǎng)絡的分支光纜的光纜10包括關于彼此沿縱軸Z (即，螺旋軸)螺旋絞合的兩條光纖11和12，其中，軸Z大體上與光纜縱向方向基本平行。光纜10從適于接收要傳輸?shù)墓庑盘柕妮斎攵说捷敵龆搜由炜傞L度Ltot。輸入端和輸出端在圖中沒有示出，為了例示光纜構造，該圖只代表光纜的一部分。光纖11和12以絞距P絞合達絞合長度L，其中P對應于曲率半徑P。光纜具有光在總長度Ltot上傳播之后所測量到的測量截止波長。每條光纖11和12都是單模的，而且在于小于測量截止波長的預定測試波長下對于繞不大于5mm的彎曲半徑纏繞一圈測量時具有等于或大于第一閾值的衰減，而在于等于或大于測量線纜截止波長的工作波長下對于繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈測量時具有小于第二閾值的衰減，其中最小彎曲半徑優(yōu)選地是7. 5mm，更優(yōu)選地是5mm。在有些實施方式中，光纖11和12是由基于二氧化硅的材料制成的，而且包括被包層包圍的纖芯。優(yōu)選地，光纜10的光纖具有階躍折射率分布，外芯半徑從4 μ m到7 μ m且最大相對折射率百分比從O. 5%到1%。優(yōu)選地，每條光纖都具有從1290nm到2200nm、更優(yōu)選地是從1600nm到2000nm的線纜截止波長。根據(jù)一種實施方式，光纜10的光纖11和12是“緊包緩沖的”。具有典型125μπι額定直徑的二氧化硅光纖用一次涂層(primarycoating)涂覆，該一次涂層又被二次涂層(secondary coating)包圍,二次涂層一般與一次涂層接觸,一次涂層和二次涂層形成涂層系統(tǒng)。例如，涂層系統(tǒng)是由直到250μπι直徑的兩種不同的UV固化丙烯酸鹽材料制成的。提供以緊密方式包圍涂層系統(tǒng)的緩沖層，即，基本上均勻地粘到光纖涂層系統(tǒng)。有利地，緩沖層是由熱塑材料制成的，優(yōu)選地是LSOH (低煙無鹵)材料。緩沖層一般從有250 μ m涂層的光纖突出，這把外部直徑增加直到600-1000 μ m,典型的值是800-900 μ m。根據(jù)另一種實施方式，光纜的光纖只由涂層系統(tǒng)涂覆而且具有大約250 μ m的外直徑。圖2的光纜例示了松套管緩沖結構，其中絞合的光纖插入到縱向延伸的管狀外套14中，其中管狀外套14由聚合物材料制成，例如熱塑材料。在外套14中，絞合的光纖被加固件13 (例如，芳綸紗)包圍。例如，光纖具有900 μ m的外直徑，而外套14具有2-3mm的內(nèi)直徑和4-5mm的外直徑。生產(chǎn)圖2中所表示的光纜的一種途徑是通過選擇兩條緊包緩沖光纖的給定跨距(span length)。每條光纖的跨距可以是例如15_20m，這對于生產(chǎn)用于室內(nèi)FTTP應用的光纜(例如，分支光纜)是典型的。例如，包括根據(jù)本發(fā)明的兩條光纖的光纜是如下生產(chǎn)的。兩條緩沖光纖加載到對絞與合股模塊上，該模塊通常用于銅絞合線對線纜的生產(chǎn)。所述模塊包括雙放線裝置、用于絞合線對形成的弓架及滾筒收線裝置。放線裝置與收線裝置的組合絞合確定絞距。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，對彎曲不敏感的光纜只包括一條光纖。圖3是包括光纖18的光纜16的示意性表示，其中光纖18圍繞沿縱向方向Z延伸的中心件19螺旋纏繞，其中方向Z基本上對應于光纖纏繞的軸，即，螺旋軸。光纜16具有光經(jīng)總長度傳播之后所測量到的測量截止波長。光纖18是單模光纖，其在于小于線纜的測量截止波長的預定測·試波長下對于繞不大于5_的彎曲半徑纏繞一圈測量時具有不小于第一閾值的衰減，而且在于等于或大于線纜的測量截止波長的工作波長下對于繞7. 5mm、優(yōu)選地是5mm的最小彎曲半徑纏繞一圈測量時具有小于第二閾值的衰減。光纖18 (當處于未絞合狀態(tài)時)具有大于1290nm的線纜截止波長，優(yōu)選地是從1600nm到2000nm。在一種實施方式中，光纖18是“緊包緩沖的”，即，它包括由例如二氧化硅玻璃制成的光纖，其中光纖被涂層系統(tǒng)包圍，而涂層系統(tǒng)又被緩沖層包圍。光纖的外直徑可以從例如600 μ m到1000 μ m變化。中心件19可以是例如外直徑為I μ m的GRP (玻璃增強聚合物)桿。包括絞合光纖18的光纜16具有松套管緩沖結構，包括應用到絞合光纖上的諸如吸水絲的加固件15和管狀外套17。應當理解，光纜中加固件15的存在是可選的。如果需要光纜減小的橫截面尺寸，例如小于幾_的直徑，那么圖3的實施方式會是有利的。在這種情況下，中心件19可以是相對小的直徑，例如O. 5mm。優(yōu)選地，包括在根據(jù)本發(fā)明的光纜中的至少一條光纖具有大到足以支持熔接和機械接合中操作的簡易性和有限的插入損耗的MFD值。優(yōu)選地，MFD的值是從8. 6 μ m到9. 5 μ m0圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜20m長部分(LTQT=20m)衰減的實驗測量結果的圖，這是在從大約600nm到1650nm的波段內(nèi)測量的。光纜具有圖2中所示類型的配置而且絞合長度大約等于光纜長度。特別地，具有階躍折射率分布的兩條單模光纖以
9.9mm的絞距絞合到一起。每條光纖都是帶緩沖的而且具有900 μ m的外直徑。光纜繞3mm半徑的心軸纏一圈。實心方塊代表對具有直連光纜部署的光纜(但是在光纜的中間部分有3mm半徑的纏繞)的測量結果，而空心方塊代表在除光纜中間部分有3mm半徑的一圈纏繞之外還有IOmm彎曲半徑的10圈應用到光纜以便模擬有角度和拐角的部署路徑的情況下對光纜的測量結果。粗實線畫出了用于彎曲敏感性的選定閾值，該值設定成對應于示例性光學測試系統(tǒng)的O. IdB檢測閾值。經(jīng)20m長度傳播之后的測量截止波長是大約1250nm。對于這兩種光纜部署，圖4的結果都顯示，對于大于線纜截止波長(大約1250nm)且直到大約1650nm的波長，衰減都保持小于O. ldB。在小于1260nm的波長下，可以看到超過檢測閾值的多個衰減峰值。特別地，在大約640nm、800nm、890nm和1150nm,存在顯著的峰值。從圖4兩條實驗曲線之間的比較可見，光譜衰減看起來不受IOmm彎曲半徑圈存在的顯著影響。如圖4所示結果的光纜可以在與低于跨線纜長度測量到的線纜截止波長的波長窗口中的一個衰減峰值相對應的測試波長下進行探測。因此，在傳輸波段(1260-1650nm)中，甚至對小于目前常用國際標準中所指示的彎曲半徑(3mm)，光纜也滿足低彎曲損耗的要求。同時，光纜在傳輸波段之外的至少一個波長下而且尤其是在低于線纜測量截止波長的至少一個波長(在所述例子中是在多個波長)下呈現(xiàn)出彎曲損耗敏感性。如果不希望被任何理論束縛，那么總的來說，在成纜配置中，當光纖絞合在成纜配置中時，沿光纖傳播的光基模的彎曲敏感性不會顯著變化。但是，高階模可以沿光纖傳播而且它們的功率部分可能依賴于光纜中光纖的絞合。于是，高階模的存在可能影響成纜配置中沿光纖傳播的光的總光功率。本申請人已經(jīng)指出，總的來說，在給定光纖的單模傳輸波段的情況下，當適當?shù)卦O計光纖時，在小于單模窗口波長的波長下，高階?？梢哉紓鬏敁p耗的大部分。在較低波長的彎曲敏感性常常大部分是源自高階傳播模。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式的光纜衰減的實驗測量結果的圖，這是針對不同的絞距P的值在從650nm到IOOOnm的波長窗口內(nèi)測量的。即，絞距的值是7mm (空心方塊)、8· 8mm (空心圓)、9· 8mm (空心三角形)和10. 2 (十字形)。測量是對具有8. 5m的線纜長度Ltct的光纜執(zhí)行的，該光纜繞彎曲半徑為5mm的心軸纏繞一圈。結果是相對于具有圖3所示類型的光纜配置并且包括具有圖I所示例子的折射率分布的光纖的光纜。在成纜配置中，光纖繞芳綸紗DTEX 2絲(B卩，中心件)絞合。對于7mm的絞距，經(jīng)8. 5m的線纜長度傳播之后測量到的線纜截止波長是大約1260nm。可以觀察到，在圖5中公布的實驗中所考慮的絞距范圍(7-10mm)內(nèi)，絞距的變化沒有顯著影響所考慮波長區(qū)域內(nèi)對彎曲的敏感性。特別地，對于650nm與900nm之間的波長，彎曲損耗不小于大約O. 4dB0在1550nm、1625nm、1650nm的波長下，由5mm的圈在所有樣本中所使用的光纖上引起的測量衰減小于O. ldB。在有些優(yōu)選實施方式中，光纜中所包括的至少一條光纖的絞距和絞合長度選擇成，對等于或大于1260nm的波長在經(jīng)光纜傳播之后獲得單模傳輸。圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的配線光纜的示意性立體圖?？捎糜诶缃ㄖ飪?nèi)部、升降裝置和阻燃應用的配線光纜20包括一束22分支光纜25，其中該束的至少一條光纜，優(yōu)選地是多條分支光纜中的每一條，具有線纜長度和在經(jīng)該線纜長度傳播之后的測量截止波長而且包括至少一條絞合的光纖23，該光纖當以不大于5mm的彎曲半徑纏繞一圈時在小于測量截止波長的預定測試波長下具有不小于第一閾值的衰減，而且，當以等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈時在等于或大于測量截止波長的工作波長下測量時具有低于第二閾值的衰減。每條分支光纜都可以從配線光纜分出來并直接分支到各訂戶。相應地，可以獲得從MDU或中央室到用戶終端呈現(xiàn)低彎曲損耗和單模傳輸?shù)慕尤肱渚€網(wǎng)絡。在圖6中所例示的實施方式中，束22的分支光纜是圖2中所例示的類型而且包括光纖23的絞合對，光纖可選地被加固件24包圍。分支光纜束22被管狀外護套21包圍，其中外護套21是由例如耐火熱塑材料制成的，例如LSOH材料。盡管在圖6中沒有示出，但是至少一個加強件可以嵌入到護套中并且沿光纜的長度放置，從而減小由于拉力對光纖造成·的機械應力。通常，加強件可以由玻璃增強聚合物(GRP)桿制成或者可以是芳綸桿。圖7是用于例示根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光纜中OTDR測量技術的工作原理的示意圖。作為采樣裝置60的光時域反射儀用于把探測光信號注入要監(jiān)視的光纜65并且分析從光纜接收到的反向散射的和/或反射的光信號，總體上稱為返回信號。光纜65具有線纜長度而且包括至少一條沿光纜縱向方向延伸的光纖。光纜的至少一條光纖在低于光纜的傳輸波段的波長的至少一個測試波長下呈現(xiàn)出不小于檢測閾值的衰減。優(yōu)選地，至少一條光纖對于沿線纜長度至少一部分延伸的絞合長度以絞距繞縱軸螺旋地絞合。例如，光纜65具有圖2或圖3中所示的配置。采樣裝置60包括至少一個光源61，該光源能夠在與待測光纜中所包括的光纖的測試波長相對應的探測波長下生成探測光信號。由光源61生成的光信號引入到光耦合器63中，光稱合器63又把光信號引導到通過連接點66連接到光纜65的光纖的輸入端的光纖尾纖64中。一般來說，用于測試的光信號是中心在預定波長的脈動信號，該預定波長選擇成對應于光纖呈現(xiàn)彎曲敏感性的測試波長，而且該脈動信號具有通?？梢园幢旧硪阎姆绞礁鶕?jù)某些設置參數(shù)調(diào)諧的給定脈沖寬度。探測光學脈沖沿光纖傳播而且 被損耗發(fā)源的中心沿探測信號的光學路徑反向散射和/或(菲涅耳)反射，例如接頭、連接點及微彎和宏彎損耗。就象眾所周知的，OTDR技術是一種允許擾動局部化的分布式感測技術。在有些OTDR測量方法中，測量從光纖端部或者從跨光纖的任何擾動檢測到的信號與探測光學脈沖之間的時間延遲，而且，假定光纖纖芯中的折射率或者光傳播的群速度是已知的，那么這個測量結果允許導出關于局部化的擾動的信息。對作為時間或光纖中位置的函數(shù)的返回功率的測量給出了關于衰減系數(shù)沿光纖的局部分布的信息。返回光信號在與探測光學脈沖相反的方向中行進并且引導回到采樣裝置60，例如，進入光耦合器63，光耦合器63連接到接收返回光的光接收器62。應當理解，采樣裝置可以包括分別用于發(fā)射和接收光信號的第一輸出和第二輸出。盡管圖中沒有示出，但是采樣裝置還可以包括傳統(tǒng)的光學和/或電子設備和光-電轉換器及電子電路和處理單元。由光接收器檢測到的返回信號是以本身已知的方式處理的，而且可以導出沿光纖(線纜)長度的傳輸損耗分布。在一種示例性實施方式中，要監(jiān)視的光纜包括其衰減在850nm的測試波長下不小于檢測閾值的光纖，而且OTDR采樣裝置的光源是發(fā)射中心波長為850nm的光學脈沖的激光二極管，例如VSCEL 二極管。在有些實施方式中，采樣裝置具有一個可變波長的光源，即，能夠生成不同波長的光信號，或者采樣裝置具有多個光源，每個光源能夠生成一個測試波長的光信號。以這種方式，有可能監(jiān)視包括具有預定但不同的測試波長的光纖的光纜，在測試波長下光纖對彎曲敏感。測量優(yōu)選地是在鋪設要測量的光纜之后執(zhí)行的，從而檢測部署好的光纜中有害彎曲的存在。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了檢測光纜故障鋪設的方法，光纜在經(jīng)線纜長度傳播之后測量時呈現(xiàn)出測量截止波長。該方法包括提供用于傳輸光信號的光纜，該光纜包括至少一條光纖，所述光纖在小于測量截止波長的預定測試波長下具有不小于第一閾值的衰減而且在等于或大于測量截止波長的工作波長下測量時具有低于第二閾值的衰減；鋪設光纜；及在預定測試波長下測量至少一條光纖中的衰減。根據(jù)有些優(yōu)選實施方式，測量光纜中的傳輸損耗使用光時域反射儀而且包括把光時域反射儀光連接到至少一條光纖的輸入端；把測試波長的探測光信號發(fā)射到輸入端中，并且在發(fā)射測試光信號之后測量來自光纖的返回信號。從返回信號，確定在經(jīng)線纜長度傳播之后成纜配置中光纖的衰減。優(yōu)選地，該方法包括提供用于傳輸光信號的光纜，所述光纜包括至少一條具有匹配包層類型分布的光纖，該光纖包括被包層區(qū)域包圍的纖芯區(qū)域，纖芯區(qū)域具有外芯半徑和最大相對折射率百分比。優(yōu)選地，提供光纜包括通過選擇在O. 5%至1%范圍內(nèi)的最大相對折射率百分比值和選擇在4μπι至7μπι范圍內(nèi)的外芯半徑值來選擇測試波長。以下部分涉及，在包括光纖的光纜的截止波長內(nèi)，光纖絞合可能具有的影響。關于彼此絞合光纖給兩條光纖都賦予一個曲率，這是由曲率半徑P來表征的，P由以下關系式給出
權利要求
1.一種用于檢測呈現(xiàn)出在經(jīng)線纜長度傳播之后測量到的測量截止波長的光纜的故障鋪設的方法，該方法包括提供用于傳輸光信號的光纜，該光纜包括至少一條單模光纖，所述光纖在于至少一個預定測試波長下繞等于或小于5mm的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有等于或大于第一閾值的衰減，并且在于等于或大于測量截止波長的工作波長下繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有小于第二閾值的衰減，其中測試波長小于測量截止波長；鋪設光纜 '及在預定測試波長下測量至少一條光纖中的衰減。
2.如權利要求I所述的方法，其中，預定測試波長選擇成等于或大于450nm并且小于 1260nmo
3.如權利要求I或2所述的方法，其中，至少一個工作波長包括在從1260nm至1675nm 的傳輸波長范圍內(nèi)。
4.如前面任何一項權利要求所述的方法，其中，測量光纜中的衰減使用光時域反射儀。
5.如權利要求4所述的方法，其中，測量光纜中的衰減包括把光時域反射儀光連接到至少一條光纖的輸入端；把對應于測試波長的探測波長的探測光信號發(fā)射到至少一條光纖的輸入端中；在發(fā)射探測光信號之后測量來自至少一條光纖的返回信號；及從所返回的信號確定經(jīng)線纜長度傳播之后在成纜配置中光纖的衰減。
6.如前面任何一項權利要求所述的方法，其中，至少一條光纖具有大于測量截止波長的線纜截止波長，并且對于沿線纜長度的至少一部分延伸的絞合長度以絞距繞縱軸螺旋絞合，以使得當至少一條光纖成纜時光纜的線纜截止波長等于測量截止波長。
7.一種用于傳輸光信號的光纜，該光纜具有線纜長度并且呈現(xiàn)出在經(jīng)線纜長度傳播之后測量到的測量截止波長，該光纜包括至少一條單模光纖，該光纖在于至少一個小于測量截止波長的預定測試波長下繞等于或小于5mm的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有等于或大于第一閾值的衰減，并且在于等于或大于測量截止波長的工作波長下繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有小于第二閾值的衰減。
8.如權利要求7所述的光纜，包括-至少一條如權利要求7所述的單模光纖用于測試 '及~專用于傳輸?shù)闹辽僖粭l對彎曲不敏感的單模光纖。
9.如權利要求7或8所述的光纜，其中，至少一條如權利要求7所述的單模光纖具有大于測量截止波長的線纜截止波長，并且對于沿線纜長度的至少一部分延伸的絞合長度以絞距繞縱軸螺旋絞合，使得當至少一條光纖成纜時光纜的線纜截止波長等于測量截止波長。
10.如權利要求7所述的光纜，其中，最小彎曲半徑是7.5mm。
11.如權利要求7所述的光纜，其中，最小彎曲半徑是5mm。
12.如權利要求7所述的光纜，其中，測量截止波長等于或者小于1260nm。
13.如權利要求12所述的光纜，其中，至少一個預定測試波長被選擇成等于或大于 450nm 且小于 1260nm。
14.如權利要求7所述的光纜，其中，至少一條光纖的線纜截止波長等于或大于 1290nm。
15.如權利要求7所述的光纜，其中，至少一條光纖是匹配包層類型，而且包括被包層區(qū)域包圍的纖芯區(qū)域，該纖芯區(qū)域具有外芯半徑和最大相對折射率百分比。
16.如權利要求15所述的光纜，其中，外芯半徑是從4μπι到7μπι，而最大相對折射率百分比是從O. 5%到1%。
17.如權利要求15或16所述的光纜，其中，所述至少一條光纖是階躍折射率單模光纖。
18.如權利要求9所述的光纜，其中，絞距是從5mm到30mm。
全文摘要
描述了一種用于檢測呈現(xiàn)出測量截止波長的光纜的故障鋪設的方法。該方法包括提供用于傳輸光信號的光纜，該光纜包括至少一條單模光纖，所述光纖在于至少一個預定測試波長下繞等于或小于5mm的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有等于或大于第一閾值的衰減，并且在于等于或大于測量截止波長的工作波長下繞等于至少最小彎曲半徑的彎曲半徑纏繞一圈的情況下測量時具有小于第二閾值的衰減，其中測試波長小于測量截止波長；鋪設光纜；及在預定測試波長下測量至少一條光纖中的衰減。還描述了呈現(xiàn)單模傳輸并且在經(jīng)線纜長度傳播之后在等于或大于測量截止波長的波長下對彎曲不敏感的光纜。優(yōu)選地，測量截止波長是1260nm。所述光纜包括至少一條在不大于測量截止波長的預定測試波長下對彎曲敏感而且在大于測量截止波長的工作波長下對彎曲不敏感的光纖，其中光纜以單模方式運行。
文檔編號G02B6/02GK102939522SQ201080067396
公開日2013年2月20日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權日2010年5月7日
發(fā)明者M·魯奇爾, S·卡特蘭, A·馬切塔, A·科拉羅, V·卡羅納 申請人:普睿司曼股份公司