一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺技术

本发明专利技术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，本发明专利技术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。以保证成缆光纤余长的一致性。以保证成缆光纤余长的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法及成型工艺


[0001]本专利技术涉及海底光缆
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术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：
[0006]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
[0007][0008]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
[0009][0010]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；
[0011]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
[0012][0013]式中，y＝R
I
×
sin(P
s
x)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
s
x)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
；
[0014]由以上可得到光纤余长的上边界
[0015]ε
max
＝min(ε
hmax
，ε
smax
)
[0016]式中min()表示取一组数的最小值；
[0017]另一方面，有中继海底光缆的光纤应具有一定的余长以降低在特定运行工况下的光纤应变，满足光纤寿命的设计要求；光纤的最小余长可由以下公式确定
[0018][0019]式中，ε
min
为光纤最小余长；
[0020]ε
c
为特定运行工况下的海底光缆应变；
[0021]ε
f
为满足光纤设计寿命的光纤应变；
[0022]ε
p
为光纤筛选应变；
[0023]T
f
为光纤设计寿命，单位：秒；
[0024]t
p
为光纤筛选时间；
[0025]φ为设计寿命中光纤的断纤概率；
[0026]N
p
为光纤筛选断纤概率，可由光纤供应商提供；
[0027]N为光纤芯数；L为有中继海底光缆系统设计长度，单位为公里；
[0028]n为光纤疲劳系数，可由光纤供应商提供；
[0029]m为光纤威布尔斜率，可由光纤供应商提供；
[0030]由以上可得到基于超低损G654光纤的有中继海底光缆光纤余长ε
EFL
的边界条件为
[0031]ε
min
≤ε
EFL
≤ε
max
。
[0032]在本专利技术一个较佳实施例中，所述φ可取10
‑6。
[0033]在本专利技术一个较佳实施例中，对应于有中继海底光缆的不同运行工况：NTTS工况、NOTS工况、NPTS工况，光纤的设计寿命应分别不小于1小时、48小时、25年。
[0034]在本专利技术一个较佳实施例中，典型的光纤筛选时间为1秒。
[0035]在本专利技术一个较佳实施例中，200kpsi筛选强度下的光纤筛选应变为2％。
[0036]为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种有中继海底光缆的的成型工艺，包括：将G654光纤由光纤放线架放出，并在成型过程中，维持光纤放线张力的稳定；
[0037]通过光纤路由导轮设计光纤放线路由，使得各光纤路由间隔均匀，不出现光纤交叉，并控制相同光纤路由上各光纤的长度相当；
[0038]利用分纤盘将多纤对数光纤分为几束；
[0039]将不锈钢带经过切刀模完成切边，优化不锈钢带的边缘，提升后续激光焊无缝焊接质量；不锈钢带经过滚轮成型模形成管状结构；
[0040]将G654光纤经过分纤盘后送入到针管中，针管采用双层套管结构，光纤经由内层套管导入到不锈钢带中，吸氢纤膏经由外层套管导入到不锈钢带中，控制合理的纤膏填充率，其中，90％以上的纤膏填充率可有效提升不锈钢光单元的阻水阻氢性能；
[0041]通过激光器产生高功率激光进行不锈钢带的无缝激光焊接，形成不锈钢光单元，焊接完成的不锈钢光单元由钳口牵引设备牵出；
[0042]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，通过冷拉拔的加工硬化方法显著提升不锈钢管的屈服强度，优化其机械性能，在轮式牵引设备的牵引下，不锈钢光单元上将产生较大的牵引张力，不锈钢管在牵引张力的作用下将产生弹性应变，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有中继海底光缆的光纤余长设计方法，基于G654光纤，其特征在于，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
s
x)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
s
x)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ε
max
＝min(ε
hmax
，ε
smax
)式中min()表示取一组数的最小值；另一方面，有中继海底光缆的光纤应具有一定的余长以降低在特定运行工况下的光纤应变，满足光纤寿命的设计要求；光纤的最小余长可由以下公式确定式中，ε
min
为光纤最小余长；ε
c
为特定运行工况下的海底光缆应变；
ε
f
为满足光纤设计寿命的光纤应变；ε
p
为光纤筛选应变；T
f
为光纤设计寿命...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，胥国祥，许人东，徐林，李涛，康慧灵，于文慧，王悦，王畅，
申请(专利权)人：江苏亨通海洋光网系统有限公司，
类型：发明
国别省市：