Wie in Draht und Cable Asia im März 2013 veröffentlicht,
wurde in Proceedings of the 59. IWCS/IICit nachgedruckt; Internationales Draht- und Kabelsymposium

Testmethoden für Kabel mit reduzierten Biegerradiusfasern

Autor: Wayne Kachmar

Abstrakt

Diese Präsentation wird versuchen, die mechanischen Leistungsparameter von Wellenleiterkabeln mit optischer Leistung sowohl herkömmlicher Fasern als auch von Fasern des Biegenradius zu verringern. Die Koordination mechanischer und optischer Testdaten kann auf geeignete Testkriterien für Kabel mit reduzierten Biegerradiusfasern hinweisen. Dadurch wird ein robusteres Charakterisierungskriterium gewährleistet, das dieser neuen Faserklasse angemessen ist.

Schlüsselwörter: Reduzierter Biegerradius; biegen unempfindliche Faser; GR-409; GR-20; Testen; Dämpfung; Singlemode; Multimode; Kabelspannung; Kabelalterung; Standardisierungstests; Faserkabel; Mikrobend; Makrobend; optische Leistung.

1. Einführung

Das Aufkommen sowohl von Singlemode- als auch von Multimode Bend Inemsibiler Fasern hat in Frage gestellt, ob vorhandene Kabelprüfpläne ein Kabeldesign genau charakterisieren, um die erwarteten Lebensdauer zu gewährleisten.

Derzeit stützen sich die meisten veröffentlichten Testerpläne auf Delta -Dämpfungswerten bei diskreten Wellenlängen als Pass/Fail -Kriterien für verschiedene mechanische Kriterien. Mit der Einführung und Verwendung neuer Fasertypen mit reduziertem Bendradius können weniger robuste Kabeldesigns solche standardisierten Kabeltests durchführen. Dieses Ergebnis kann zu möglichen minderwertigen Kabeldesigns führen, die zukünftige Fehler im Feld erzeugen können. Langzeitspannungen können auf die optischen Wellenleiter platziert werden und werden nicht in den derzeit durch standardisierten Tests wie Telkordien GR-409 und GR-20 vorgeschriebenen Delta-Dämpfungsmessungsprotokollen aufgeführt.

2. Faserverbesserungen

Telcordia GR-409 ist der aktuelle Spezifikationsstandard für Innenfaserkabel, während Telcordia GR-20 technische Referenz für Außenkabel bietet. Einige Unternehmen wie Verizon verfügen über ausgefeiltere Versionen, die GR-20 und GR-409 verweisen, aber auch zusätzliche Qualifikationen hinzufügen. Zusammen bestimmt diese Spezifikationsdokumentation die vom Kunden und Hersteller vereinbarten mechanischen Leistungsstandards. In jüngerer Zeit fordern die Faserverbesserungen, insbesondere bei reduzierten Biegerradiusfasern, die Branche auf, die Teststandards für Ballaststoffe erneut zu besuchen. Mit den erhöhten Leistungsmerkmalen von reduzierten Biegerradius -Fasern im Vergleich zu herkömmlichen Fasern sind vorhandene Standards möglicherweise keine Messung von „Eingröße für alle“.

Konventionelle optische Fasern wurden in den 1970er Jahren von mehreren optischen Faserherstellern entwickelt. Im Laufe der Jahre gab es nur wenige signifikante Verbesserungen außerhalb der Beschichtungsentwicklungen, um die inhärente Fähigkeit der Faser zu verbessern, mechanischen Kräften in seiner Umgebung zu standhalten. Abgesehen von Innovationen während des Ziehverfahrens, die die allgemeine empirische Zugeigenschaften von optischen Wellenleitern verbessert, waren die Verbesserungen der optischen Faserdesigns bis vor etwa fünf Jahren relativ gering. Zu dieser Zeit entstanden mehrere Konzepte, um andere Fasermerkmale wie die körperliche Stärke und Biegemerkmale zu verbessern. Dies war die Einführung von reduzierten Biegerradiusfasern.

Reduzierte Biegerradius -Fasern umfassen mehrere lebensfähige Technologien. Dazu gehören „Graben-assistierte“ Sorten, „voids-assistierte“ Fasern, photonische Kristall- oder „löchende Fasern“ sowie verschiedene andere Arten und Technologiekombinationen. Im Vergleich zu herkömmlichen Fasern hat jede dieser neuen Innovationen die Eigenschaften und die mechanische Leistung der heutigen optischen Faser verbessert.

Im gleichen Zeitraum sind die bestehenden Testregime jedoch im Wesentlichen unverändert geblieben und stützen sich weiterhin auf die Änderung der Dämpfung, die auf physischen, mechanischen und Umwelttests geändert werden. Die Dämpfung ist weiterhin die bevorzugte Methodik zur Ermittlung der Leistung einer Faser. Das Testen von reduzierten Biegeradiusfasern unter Verwendung der gleichen Methoden für herkömmliche Singlemode- und Multimode -Faser berücksichtigt jedoch nicht die einzigartigen Eigenschaften dieser neuen Fasern. In diesem Sinne schauen wir uns an, wie die Dämpfung in herkömmlichen Fasern induziert wird und die Fasern von Biegeradius verringert wird.

3.. Makrobends und Mikrobends

Was genau änderte sich mit der Einführung von reduzierten Biegerradiusfasern? Die offensichtlichste Verbesserung war die Fähigkeit der Faser, sich enger zu beugen, dh seine Biegeempfindlichkeit wurde verringert. Diese Fasern können auf einen Radius von 10, 7,5 oder sogar 5 Millimeter gebogen werden, ohne dass die Dämpfung oder Schädigung des Glas in einer langfristigen Umgebung merklich zunimmt. Die Resistenz gegen Makrobenden und der Mikrobendverlust waren ebenfalls signifikant erhöht.

Bei Faseroptikgetriebe bezieht sich ein Makrobend auf eine große sichtbare Biegung in der faserfaser, die zu einer extrinsischen Dämpfung führt, eine Verringerung der optischen Kraft im Glas. Mikrobenden werden als nahezu unsichtbare Unvollkommenheiten in der optischen Faser definiert, die normalerweise während des Herstellungsprozesses erzeugt werden. Diese winzigen Unvollkommenheiten können auch zu einer Verringerung der optischen Kraft oder einer erhöhten Abschwächung führen.

Mikrobenden können jedoch auch aus der Spannungskompression der auf dem Glas platzierten Kunststoffe aufgrund von Polymerschrumpfung auf der Faser auftreten.

In herkömmlichen Fasern zeigen die Dämpfungserhöhungen an, wann eine Mikrobende in der Faser aufgetreten ist. Bei einer reduzierten Biegeradius -Faser sind jedoch Änderungen der Dämpfung in der Regel minimal und es kann möglicherweise erst ein extremer Fehler bei der Leistung des Kabels entdeckt werden. Daher wird der Fehler im Laufe der Zeit auftreten, da das Kabel behandelt, installiert oder altert wird. Moderne Alterungstechniken, die zum Testen verwendet werden, wie z. B. extreme Wärmeexposition, weisen möglicherweise keinen Misserfolg bei den heutigen neueren Biegerradiusfasern auf.

4. Unzureichende Testmethoden

Die vorhandenen Testmethoden für herkömmliche optische Faser basieren auf mechanischen Test- und Dämpfungsänderungen, geben jedoch nicht das getestete Kabeldesign an. Wenn eine reduzierte Biegeradiusfaser dieselben Tests durchläuft, kann die minimale Empfindlichkeit gegenüber Mikrobeln den Test bestehen, während ein Mikrobend die Faser im Laufe der Zeit immer noch belastet. Das bedeutet, dass einige Kabeldesigns weiterhin mit inhärenten Ausfällen im Design erstellt werden könnten, aber sie könnten vorhandene Teststandards bestehen, die ausschließlich auf dem, was in GR-409 für enge, gepufferte Fasern enthalten ist, bestehen.

In Faserkabeln im losen Röhrchen, die vom GR-20-Standard bedeckt sind, gibt es eine Reihe von Tests, die bestimmen können, ob die Fasern unter einer Belastung oder Belastung stehen. Derzeit ist die einzige Anforderung für Dehnungstests in TIA-455-33B FOTP-33A enthalten. Dies deckt den Zugtest für diese Kabel unter Verwendung einer Komponente zur Messung der Faserdehnung ab.

Es stellt sich die Frage, ob weniger als 5 Prozent Schrumpfung, wie in dieser Spezifikation angegeben, immer noch ein akzeptabler Standard oder ein Benchmark ist. Es könnte zu breit sein, dass eine Messung auf der Tatsache basiert, dass neue Bend -unempfindliche Fasern nicht die gleiche Empfindlichkeit aufweisen. Wenn ein Fehler oder Defekt in der Faser möglicherweise durch aktuelle Teststandards übersehen werden kann, kann jedoch im Laufe der Zeit einen signifikanten Einfluss auf die bereitgestellten Fasern haben, dann sollten neue Kriterien wie Faserdehnungen zu aktuellen Testmethoden, Spezifikationen und Standards hinzugefügt werden.

Was im Schüttgutkabel funktionieren könnte, funktioniert möglicherweise nicht in Kabelanschlussgrenzflächen, und was heute möglicherweise nicht über die erwartete Lebensdauer der Faser geht. Der vorhandene Alterungszyklus wurde nur unter Verwendung von hoher Temperatur entwickelt, um Änderungen in der Mantel- und Pufferverbindungen wie Härtung, Riss oder Schrumpfung gegenüber dem Alterungsprozess zu erfassen. Heutzutage kann es ratsam sein, zu prüfen, ob diese Verbindungen im Testen auf verschiedenen Parametern fehlschlagen oder nicht. Ein solcher Bereich ist der thermische Koeffizient der linearen Expansion. Dies ist die Expansions- und Kontraktionsrate eines Materials über ein bestimmtes Temperaturprofil. Die Polymeränderungsrate ist typischerweise eine Größenordnung im Vergleich zu Glas.

Wenn beispielsweise eine kontinuierliche Schrumpfung über die normalen Schrumpfungstests hinaus auftritt und durch erhöhte Dämpfung identifiziert wird, wie können Sie sie in reduzierten Biegerradiusfasern erkennen, bei denen keine oder minimale erhöhte Abschwächung erkannt wird? Die Antwort ist, dass Sie dies nicht tun würden - bis die Faser vielleicht einen Drehpunkt erreicht, an dem es kein tragfähiges langfristiges Kommunikationsmedium mehr ist.

In der Umgebung mit losen Kabelkabel kann möglicherweise das Gegenteil auftreten. Das heißt, es könnte zu viel überschüssige Faserlänge geben, und die Faser würde sich erhöhen - nicht aufgrund von Schrumpfungen, sondern weil eine Abschwächungserhöhung nicht in der Faser mit reduziertem Biegenradius festgestellt wurde. Das einzelne Röhrchen wird nicht separat auf Schrumpfung getestet, kann jedoch in einem Übergangsgehäuse für mehrere Meter gewickelt werden und haben nicht das Design des Gesamtkabels zur Steuerung des Schrumpfs im einzelnen losen Röhrchen. Das Fazit ist, dass, da die Dämpfungswiderstand bei reduzierten Biegerradiusfasern erhöht wird, Mikrobenden und andere Spannungen an der Faser möglicherweise nicht mit den heutigen Teststandards für konventionelle Ballaststoffe nachweisbar sind. Diese vorhandenen Standards sollten sorgfältig überprüft werden und angemessene Kriterien hinzugefügt werden, um speziell die einzigartigen Eigenschaften von reduzierten Biegerradiusfasern einzuschließen.

Eine zweite Überlegung für die Änderung von Testmethoden kann darin bestehen, die Delta überschüssige Faserlänge in losen Rohrkabeln vor und nach dem Altern zu messen. Und auch in einzelnen Röhren. Beispielsweise könnten Dämpfungs- und Überlänge vor dem Altern und Temperaturkreislaufprozessen und dann erneut nach diesen Prozessen gemessen werden. Sie würden dann mit festgelegten Pass-/Fail -Kriterien verglichen. Aktuelle Spezifikationen erfordern diese Art von Tests weder noch müssen sie in einer losen Konfiguration getestet werden. Alle Tests werden derzeit auf Spulen oder Spulen durchgeführt. In einer locker-Röhrchenkonfiguration in einer Spule können Sie viel mehr überschüssige Länge und entspannte Länge haben als in einer geraden Linie. Die Dämpfungssteigerungen wären weniger offensichtlich, ohne die Überschusslänge als mechanische Test zu messen.

Abbildung 6 Testmethoden für Kabel mit reduziertem Biegerradius -Fasersit sind anzumerken, dass neue Messungen die sehr lange Wellenlänge von 1625 nm umfassen sollten. Diese neuen Messungen würden zusätzliche Qualifikationen für diese Wellenlänge vorschlagen, bei denen sich die Mikrobendkante bewegt, wenn die Faser angespannt ist. Obwohl dies eine Anforderung einiger Kunden in ihren eigenen Maßstäben ist, ist dies nicht Teil der vorhandenen generischen Faserstandards.

Kabelschrumpfungstests müssen zu einem höheren Maß an Wiederholbarkeit und den Messgeräten zu diesem Zweck entwickelt werden. (Siehe Foto). Der Testbereich und der Effekt der Fasertrusion aus dem Kabelkern müssen ebenfalls bestimmt werden. Dies ist nur ein sekundärer Effekt von GR 326 Der Teststandard für Kabelverbinder und Kabelbaugruppen.

6. Schlussfolgerungen

Die Einführung von reduzierten Biegerradius-Fasern und ihre aufkommende Popularität in Faser-zu-der-Premise-Architekturen (FTTP) sind Anlass zur Sorge, wenn es um die aktuellen GR-409-, GR-20-, GR 326- und anderen Spezifikationsstandards für konventionelle Fasern geht. Es sollten neue Tests vorgeschlagen werden, um ihre einzigartigen Merkmale genau zu definieren, um eine langfristige Zuverlässigkeit besser zu gewährleisten.

Ein Kabeldesign, das die engere Bendradius -Faser nutzt, würde mithilfe herkömmlicher Singlemode -Faser mit Sicherheit eine viel höhere Dämpfung aufweisen. Mit anderen Worten, eine reduzierte Biegeradius -Faser würde in einer Umgebung, in der konventionelle Faser dies nicht tun würden, sehr gut überleben. Das Kabel zu Anschließungsschnittstellen kann neue Alterungsmodelle erzeugen, bei denen Kabelschrumpfung zu nicht akzeptablen Faserbiegungsradien an der Kabel-/Steckerschnittstelle führen kann. Die Ergebnisse werden erst angezeigt, nachdem lose Kabelbaugruppen gealtert und dann bewegt werden. Dies allein zeigt die Notwendigkeit einer Reihe von überarbeiteten Teststandards und Anforderungen an die Fasertypen mit reduziertem Biegenradius.

Kabelkonstruktionen, die auf GR 409 oder GR 20 getestet wurden, sind Anforderungen für GR 326 -Tests. Die Notwendigkeit besteht darin, die Faserdehnung und das Kabelschrumpfung sowie die Faser -Extrusion aus Kabeln nach dem Altern als vollständigerer Vorläufer bis zu GR326 -Tests zu verwenden. Auch mit erhöhten Umweltbetriebsspeichern der Kabel werden zur Norm werden, muss der thermische Koeffizient der linearen Expansionswerte in die Anforderungen des Vorläufer der Spezifikationsleistung integriert werden.

In diesem Artikel wird vorgeschlagen, vorhandene Standards zu aktualisieren, insbesondere die GR-409-Spezifikationen für die erforderliche Toleranz für Schrumpfung und Faserdehnung. Andernfalls ist es möglich, dass unterdurchschnittliche Kabeldesigns vorhandene Standards bestehen, sobald sie geschrieben und vor Ort eingesetzt werden. Es sollte anerkannt werden, dass herkömmliche Faser- und Reduzierungsfaser -Faser -Faser unterschiedliche Eigenschaften und Merkmale aufweisen, und Testkriterien sollten geschrieben werden, um die Anforderungen beider zu erfüllen.

Daher besteht der Vorschlag darin, den bestehenden Standardsspezifikationen fokussiertere Testkriterien hinzuzufügen. Dies erzeugt in der Tat eine neue Klasse von GR-409- und GR-20-Qualifikationen, die spezifisch die verwendeten und qualifizierten Fasern identifizieren und in bestimmten Kabelkonstruktionen qualifiziert sind. Wenn Sie die aktuellen Standards mit neuen Fasern mit reduziertem Bendradius neu in den Griff bekommen, können Sie Dienstanbieter die einzigartigen Eigenschaften, die diese Fasern auf den Tisch bringen, insbesondere in den heutigen FTTP-Bereitstellungen in vollem Umfang nutzen.

7. Anerkennung

Der Autor möchte die Hilfe von Wagner Aguiar, Ken Nardone, Henry Rice und Bill Jacobsen anerkennen, um Daten und Testinformationen für dieses Papier zu erhalten.