[发明专利]一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺

说明书

本发明公开了一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺，包括建立基于大容量超低损G654光纤的有中继海底光缆光纤余长边界条件，通过轮式牵引设备将不锈钢光单元经由拉拔模牵出，得到带张力的不锈钢光单元，经过轮式牵引的不锈钢光单元牵引张力释放，不锈钢管弹性应变消失，而不锈钢光单元中的光纤长度保持，由此形成光纤余长，通过合理调整轮式牵引设备的张力、光纤放线张力和纤膏填充比率，实现光纤余长控制。通过上述方式，本发明所述的有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺，建立了大容量G654光纤的有中继海底光缆光纤余长的设计方法，并指出其成型工艺要点，以保证成缆光纤余长的一致性。

技术领域

本发明涉及海底光缆技术领域，特别是涉及一种基于G654光纤的大容量有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺。

背景技术

有中继海底光缆通信系统是全球网络通信的关键载体，承担着 95％以上的国际通信流量，意义重大。随着5G、云计算、数据中心等技术的进一步发展，跨洋有中继海底光缆系统的通信容量不断加大，整体跨距不断提高，应用大有效截面积超低损G654光纤成为发展趋势。相比于G652光纤，G654光纤对于弯曲更为敏感，成缆光纤附加衰减以及在运行过程中的光纤衰减波动更难控制，为此必须设计合理的光纤余长，一方面避免G654光纤因较小的弯曲半径而引起较大的附加衰减，同时仍需保证海底光缆在承受拉力载荷时，有足够的光纤余长以避免过大的光纤应变而引起较大的附加衰减。

前期有中继海底光缆的光纤类型主要是G652光纤，光纤容量一般在12纤对以下，其光纤余长设计方法不再适用于大容量G654光纤有中继海底光缆，为此亟需基于现有理论建立基于大有效截面积超低损G654光纤的大容量(16纤对以上)有中继海底光缆光纤余长的设计方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺，设计合理的光纤余长，避免较大的附加衰减，同时满足在特定工况下的光纤寿命，保障大容量有中继海底光缆系统的光传输性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法，包括建立基于大容量超低损 G654光纤的有中继海底光缆光纤余长边界条件：

超低损G654光纤对于弯曲较为敏感，为避免过大的弯曲损耗，光纤最小弯曲半径应不小于200mm，采用光纤束的概念来模拟多芯数光纤在松套管中的情形，等效直径d_e与光纤直径d_f的关系近似满足

光纤束在松套管中的形态通常近似为螺旋模式和正弦模式，在螺旋模式下，光纤束的最小弯曲半径与光纤束余长的关系满足

式中，ε_hmax为螺旋模式下光纤最大余长；R_b为光纤束最小弯曲半径，基于超低损G654光纤的设计，该值应不小于200；P_h为螺旋线节距；d_e为光纤束等效直径；R_t为松套管内半径，等于松套管外半径减去松套管壁厚；R_I为中间物理量，长度量纲，以上以长度为量纲的物理量单位均为mm；

在正弦模式下，光纤束的最小弯曲半径与正弦曲线方程满足

式中，y＝R_I×sin(P_sx)为正弦曲线方程；R_b为光纤束最小弯曲半径，基于超低损G654光纤的设计，该值应不小于200；P_s为正弦曲线角频率；以上以长度为量纲的物理量单位均为mm，对正弦曲线 y＝R_I×sin(P_sx)在一个周期内的曲线长度与周期长度进行分析可得到在正弦模式下光纤的最大余长ε_smax；

由以上可得到光纤余长的上边界