光纤束单元及其技术要求研究.pdf

版权声明 本 研究报告 版权属于中国通信标准化协会，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本 研究报告 文字或者观点的，应注明“来源：中国通信标准化协会”。违反上述声明者，本协会将追究其相关法律责任。 研 究 报 告 要 点 随着光通信技术的迅速发展，光纤通信向 用户端进一步渗透 ，用户对光缆传输容量的需求越来越大，而目前管道资源有限， 因此 小直径高光纤密度的光缆越来越受到市场的青睐。光纤束单元作为一种高密度光纤单元，具备柔软、 小型化、纤密度高 的 特点 ，可单独使用，也 可替代松套管作为光缆的一个组成部分，是高密度光缆发展进程中的一个重要产品。目前市场迫切需要对光纤束单元进行规范，制定通信行业标准，对光缆的结构、性能以及测试方法进行统一要求，从而对光纤束单元的生产、销售和使用环节进行指导，这对于光纤束单元的推广使用具有重要的意义。 本报告研究了国内外光纤束单元的结构设计与应用现状，分析了其相关特性，探讨了其性能要求与测试方法，并结合现有相关标准提出光纤束单元的产品规范。 传送网与接入网技术工作委员会线缆工作组 研究单位：烽火科技集团有限公司、 成都康宁 光缆有限公司、 长飞光纤光缆 股份有限公司 、南京华信藤仓光通信有限公司、江苏亨通光纤科技有限公司 项目起草人：喻琴、 陈成 、阮 云芳 、贺言、段建彬、王小泉 、熊壮 、罗 中平、 陈伟、 郑新杰 、 陈茂芝 完成日期： 2016 年 9 月 25日 目 录 1 研究项目背景 . 1 1.1 任务来源 . 1 1.2 光纤束单元技术国内外发展动态 . 1 1.3 应用 需求 . 1 2. 特征与分类 . 2 2.1 光纤束单元的特征 . 2 2.2 光纤束单元主要分类 . 2 2.3 光纤束单元中光纤 颜色 . 3 3 型式与规格 . 3 3.1 型式 . 3 3.2 规格 . 4 3.3 示例 . 4 4 要求 . 5 4.1 外观及尺寸 . 5 4.2 光学性能 . 5 4.3 机械性能 . 5 4.4 环境性能 . 6 5 试验方法 . 7 5.1 外观及尺寸检查 . 7 5.2 光学性能试验方法 . 7 5.3 机械性能试验方法 . 7 5.4 环境性能试验方法 . 8 6 应用 . 9 6.1 概述 . 9 6.2 独立使用 . 10 6.3 作为室内外光缆光单元 . 10 7 参考文献 . 11 1 光纤束单元及其技术要求研究 1 研究项 目背景 1.1 任务来源 本研究课题任务来源于 通标发 2011136号 文 关于印发中国通信标准化协会 2011年第一批技术报告制定项目及研究课题项目计划的函 ，项目名称为 紫外光固化光纤单元及光缆技术要求 ，项目编号为 2011B33，项目起草单位为烽火科技集团有限公司 ,参加单位为成都康宁光缆有限公司（原为 北京康宁光缆有限公司 ）。 根据 中国通信标 准化协会 WG3第 54次会议的讨论意见，编写 小组 扩充了光纤束研究范围，在紫外光固化树脂光纤 束 单元以外 ， 增加了热塑性被覆材料光纤束单元 ， 将这 两 种典型结构作为研究对象 。 另一方面 ， 光纤束单元作为基础光单元使用时 ， 其对应的光缆技术要求与具体的光缆 结构 有关 ， 在本研究课题内无法进行统一规 范，故本研究报告不涉及光缆技术要求，因此编写小组 建议 将 项目 名称更改为 光纤束单元及其技术要求研究。同时，在研究课题编制过程中，长飞光纤光缆股份有限公司提出了扩充光纤束单元的研究范围的 建议 ,提供了有价值的试验数据 ， 参与了起草组的讨论 ，南京 华信藤仓光通信有限公司为光纤束单元进行了机械性能验证试验，研究报告初稿完成以后，江苏亨通光纤科技有限公司提供了有价值的修改意见，鉴于以上 三 家单位所做的贡献，起草组建议将他们纳入参加起草单位。 WG3第 57 次会议审查了本研究报告，认可了变更项目名改和增加以上三家参加起草单位。 1.2 光纤束单元技术国内外发展动态 光纤束单元主要包括紫外光固化光纤束单元 （有时也称为 Compact Fiber Units， CFU，以下简称 CFU） 和热塑性被覆材料光纤束单元 (有时也称为 Micro-module， 以下简称 Module)。 与常规松套管相比，光纤束单元采用柔性被覆材料， 具备质量 轻 、外径小 、 纤密集度高等 优势 ， 在国内外引起了 广泛 的关注 。早在 2008年，烽火科技集团有限公司承担了 科技部 科研院所技术开发研究项目接入网用 UV光纤束光缆技术研究及开发，研究了 CFU及其光缆相关技术。此外 ， 以 CFU为 单元 的 气吹 微 缆、气吹光纤在 接入 网领域中得到了广泛应用 ,IEC 60794-5-20 对以 CFU为单元的 气吹光纤产品 作出 了详细规范 。 在 国际上， 光纤束单元技术在 欧洲 和 日本 等地发展较早，近年在智能化综合布线系统中广泛应用，如 法国电信 已大量 应用 Module产品 。在 国际 标准 组织 ITU-T中， 光纤束单元的相关技术也引起 各国 专家的 重视 ，其中 L.10、 L.26和 L.43 对 Module单元 在室外管道 、架空、直 埋 等 应用 领域的技术 要求 进行了规范 ，提出 了 Module 应具备 薄壁、柔软、易剥离、 无 记忆性等特点 。 在 国内，光纤束单元产品目前 尚 处于 新技术 推广阶段，应用尚未成熟， 在室内引入和气吹布线等领域有部分应用， 其代表产品为 烽火 、 长飞、亨通、 汇源 等公司的 CFU和 /或 Module。随着 光纤束单元作为室内外光缆 基础 单元 的 发展趋势，其 需求 势必会有 进一步的提升。 1.3 应用 需 求 鉴于我国光通信迅猛增长 的 趋势，现有管道资源已 明显 匮乏，提高光缆中光纤的密度以节约布缆成本是 未来光缆发展的必然趋势。 另一方面， 随着国家对 FTTx建设的推进，传统室内光缆的敷设在浪费空间方面的 缺陷越发凸显 。在 这种背景下， 高密度小直径的光纤束单元技术极具 市场前景 。 2 光纤束单元 可单独使用，也可作为光单元成缆使用 ，具有广泛的应用领域。在国内，光纤束单元已经应用于气吹单元、室内引入线以及取代套管作为多芯缆的单元结构。图 1列举了光纤束光缆的典型应用结构，包括以 Module为单元的 传输 网用室外 光缆、以 CFU为单元的气 吹微缆以及 增强型 气吹 光纤 （ EPFU）。其结构示意图如图 1。 a) 以 Module 为单元的接入网室外光 缆 b)以 CFU 为单元的气吹微缆 c)以 CFU 为单元的 增强型 气吹 光纤 （ EPFU） 图 1 光纤束光缆的典型应用结构示意图 2. 特征与分类 2.1 光纤束单元的特征 一种由 2根或 2根以上光纤组成 的紧凑的圆形 光单元 ，其典型特征如下： a） 具有较高的光纤密度，即不同光纤芯数对应的光纤束单元外径尺寸应符合表 1规定。 b） 不使用工具即可完成对被覆层的剥除。 2.2 光纤束单元主要分类 目前 常见的光纤束单元有 CFU和 Module两类。 12 芯 module 单元 红 /蓝 /绿 阻水芳纶 （ 包含阻水纱） GFRP 阻水 带 护套 4 芯 CFU 撕裂绳 中心 加强件： GFRP 阻水元件 护套 12 芯 CFU 护套（含空气导流槽） （） 3 CFU 是由 2 根或 2 根以上着色光纤经紫外光固化树脂包覆而成的光纤束单元 , 被覆材料对着色光纤起机械缓冲保护作用。被覆材料可以是聚丙烯酸树脂或其他合适的材料， 聚丙烯酸树脂 性能应符合最终 产品 的性能 要求 。依据其内部填充纤膏或可能有的干式阻水材料，将其分为纤膏填充式和干式 CFU。 其结构示意图见图 2。 a)纤膏填充式 CFU b)干式 CFU 图 2 CFU 结构示意图 Module是由 2根或 2根以上着色光纤经热塑性材料被覆而成的光纤束单元 , 被覆材料对着色光纤起机械缓冲保护作用。被覆材料可以是阻燃聚烯烃、聚氨酯或其他合适的材料，所选材料性能应符合最终 产品 的性能 要求 。依据其内部填充纤膏或可能有的干式阻水材料，将其分为纤膏填充式和干式 Module。 其结构示意图见图 3。 a)纤膏填充式 Module b)干式 Module 图 3 Module 结构示意图 2.3 光纤束单元中光纤 颜色 光纤束单元芯数一般不超过 12芯，管内光纤采用全色谱识别，其颜色应符合 GB/T 6995.2规定 ， 并且不褪色不迁移 。 3 型式与规格 3.1 型式 根据 YD/T 908要求 ，依照结构特征 、 被覆材料的不同可分为多种型式 。 3.1.1 型式的构成 光纤束单元型式由 3个部分组成，各部分均用代号表示，如图 4所示。 着色光纤 纤膏 紫外光固化树脂 着色光纤 紫外光固化树脂 可能有的干式阻水 材料 着色光纤 纤膏 热塑性被覆层 着色光纤 可能有的干式阻水材料 热塑性被覆层 4 图 4 光纤束 型式构成 3.1.2 结构特征的代号 （无符号） 干式结构； T 纤膏填充式结构。 3.1.3 被覆材料的代号 R 紫外光固化树脂被覆材料； U 聚氨酯被覆材料 H 低烟无卤被覆材料。 3.2 规格 光纤束单元的 规格由其中的光纤数量 、 类型代号 和涂覆 光纤标称直径组成。 3.2.1 光纤的类型代号 光纤 的类型代号 为 ： B1.1 非色散位移型单模光纤； B1.3 波长段扩展的非色散位移型单模光纤； B6a a类接入网用弯曲损 耗不敏感单模光纤； B6b b类接入网用弯曲损耗不敏感单模光纤； A1a 渐变折射率 ， 50 m芯径 ， 125m包层直径多模光纤； A1b 渐变折射率 ， 62.5 m芯径 ， 125m包层直径多模光纤。 3.2.2 涂覆光纤的标称直径 200 标称 直径为 200m； 无符号 标称 直径为 245m。 3.3 示例 6芯纤膏填充式，标称 直径为 245m的非色散位移型单模光纤，紫外光固化树脂光纤束：STR-6B1.1； 12芯全干式，标称 直径为 200m的 a类接入网用弯曲损耗不敏感单模光纤，聚氨酯 被覆材料 光纤束 ： SU-12B6a(200）。 结构 特征 S-光纤束 被覆材料 5 4 要求 4.1 外观及尺寸 光纤束单元表面 应色泽均匀， 无 目视可见的 气泡 、损伤、斑纹等缺陷。 其 典型尺寸 要求 应满足 表 1要求。 表 1 光纤束 的典型尺寸 要求 芯数 外径（ mm） 200 m光纤 245 m光纤 2 0.90 1.00 4 0.90 1.00 6 1.00 1.20 8 1.00 1.30 12 1.30 1.50 4.2 光学性能 光纤束单元中光纤的光学 性能应满足表 2的规定 。 表 2 光纤束单元中光纤的光学性能要求 项目 单位 多模光纤 单模光纤 A1a.1 A1a.2 A1a.3 A1b B1.1 B1.3 B6a B6b 衰减系数最大值 850nm dB/km 2.4 3.5 2.5 2.8 3.5 - - - 1300nm 0.55 1.5 0.8 0.6 3.5 - - - 1310nm - 0.38 0.38 0.38 0.50 1550nm - 0.24 0.24 0.24 0.30 带宽 850nm MHz.km 200 800 1500 3500 160 800 - - - 1300nm 200 1200 500 200 1000 - - - 数值孔径 (NA) - 0.200 0.015 0.275 0.015 - - 光缆截止波长 nm - 1260 注：光纤束单元中使用的多模光纤光学性能应符合 GB/T 12357.1，单模光纤光学性能应符合 GB/T 9771.1、 GB/T 9771.3和 GB/T 9771.7。 4.3 机械性能 4.3.1 概述 本 部分涉及的要求只针对 245m光纤 及其光纤束单元， 200m光纤 及其 光纤束单元的机械性能待研究 。 6 4.3.2 光纤机械 性能 多模光纤机械性能符合 GB/T 12357.1，单模光纤机械性能符合 GB/T 9771.1、 GB/T 9771.3和 GB/T 9771.7。 4.3.3 光纤束单元的 可分离 性 光纤束单元 应 具有可分离性。光纤束单元 结 构 应 允 许 光 纤 能从光纤束被覆 材料 中分离出来，分成若干根 单 根光 纤 ，并且 满 足如下要求 ： a) 不使用工具就能完成分离，光纤分离长度不小于 100mm； b) 光纤分离过程中无断裂； c) 光纤分离后，任意一段 25mm长度的光纤上留有足够的色标，以便光纤能够相互区 分。 4.3.4 光纤束单元的剥离性 光纤束单元 中 的被覆材料 应 能轻易剥除，并 满 足以下要求 ： a) 被覆材料与光纤涂覆层 (或着色层 )有较好的分离性； b) 光纤涂覆层剥离长度不小于 15mm，剥离时无断纤； c) 光纤涂覆层剥离后，光纤外表面应具有良好的清洁度。 4.3.5 拉伸 待研究 。 4.3.6 压扁 光纤束单元 的 压扁 试验 按本报告 5.3.4规定 进行 。试验后，光纤不断裂，光纤束单元不发生解体。 4.3.7 卷绕 光纤束单元 的 卷绕 试验 按 本 报告 5.3.5规定 进行 。试验后， 单模 光纤的附加衰减应不大于 0.05dB（ 1550nm） ， 多模光纤附加衰减应不大于 0.2dB（ 1300nm）。 光纤束单元不发生解体，被覆 层 应无目视可见的开裂。 4.3.8 反复弯曲 光纤束单元 的 反复弯曲 试验 按 本部分 5.3.6规定 进行 。试验后， 单模 光纤的附加衰减应不大于 0.05dB（ 1550nm） ， 多模光纤附加衰减应不大于 0.2dB（ 1300nm）。 光纤束单元不发生解体，被覆层应无目视可见的开裂。 4.3.9 扭转 光纤束单元 的 扭转 试验 按 本 报告 5.3.7规定 进行 。试验后， 单模 光纤的附加衰减应不大于 0.05dB（ 1550nm） ， 多模光纤附加衰减应不大于 0.2dB（ 1300nm）。 光纤束单元不发生解体，被覆层应无目视可见的开裂，。 4.3.10 弯折 光纤束单元 的 弯折 试验 按 本 报告 5.3.8规定 进行 。试验后，光纤不断裂， 光纤束单元应不发生弯折，不发生解体，被覆层表面不出现发白或者开裂现象。 4.4 环境性能