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5G特种光纤光缆专题
究中，造成光纤衰减的机理主要由吸收衰减、散射衰减、附加 若要获得更高使用温度范围的耐高温光纤，通常采用双涂
衰减组成。光纤的吸收衰减由于原料提纯和去OH离子工艺的成 层耐热硅胶光纤。内外涂层采用两种不同模量的有机硅胶，内
熟基本上可忽略不计；散射衰减主要取决于波导散射和瑞利散 涂层使用模量较低的硅胶，由于内涂层与裸光纤相接触，内涂
射，由于光纤本身特性和制造缺陷，光能量通过散射形式辐射 层硅胶还需较好的粘合性；外涂层使用模量较高的硅胶，固化
出光纤；附加衰减通常是光纤成缆后产生的，光缆在实际使用 后质地坚硬且表面光滑，可很好地保护光纤免受外界影响。这
过程中，光缆中的光纤受到各种弯曲应力作用，这些弯曲应力 种光纤采用湿对干的涂覆工艺，裸纤先通过内涂模具，UV固化
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会使光纤中的传导模转变为辐射模，导致光能量损失 。 形成直径190的光纤；再通过外涂模具， UV固化形成245的光
研究表明，光纤的弯曲损耗α与相对折射率n及纤芯半径l 纤。最后将光纤放入恒温箱内处理半个小时后，通过紧套装置
有关，存在如下关系式： 在光纤表面包裹一层聚四氟乙烯，最终形成双涂层耐热硅胶光
纤。此类光纤可在200℃环境下长期使用，具有高强度、耐腐
（1） 蚀、抗疲劳等特性。
其中：k为比例参数，与材料特性及光纤接触面的粗糙程度 当使用温度高达300℃，耐高温光纤涂层材料通常选用聚酰
有关。 亚胺PI，相较于其他高分子材料，其耐热性好，玻璃化转变温
从上式可以看出，提高芯/包折射率差Δ可提高光纤抗弯曲 度为350℃~400℃且分解温度超过500℃；热膨胀系数低且具有
性能。 优良的机械性能，抗张强度超过100MPa。目前主要有两种生产
此外，阶跃折射率单模光纤的弯曲性能可用元量纲参数MAC 工艺，分别为卧式、立式热固化涂覆工艺。该类光纤可长期在
来表示，存在如下关系式： 300℃环境中使用，可短期在300℃~400℃条件下使用，并可在
真空及高压的环境下使用且具有生物友好性，广泛应用在光纤
（2） 传能、航空航天及生物医药等领域。
其中：MFD为模场直径，λ c 为截止波长。 若当使用温度高达400℃，之前三种高分子类涂层的耐高
光纤的弯曲敏感性随着MAC值的减小而降低，通过式（2） 温光纤无法满足这一要求，通常考虑金属涂层光纤。相较于高
可知，弯曲不敏感光纤应具有较小的模场直径或较长的截止波 分子涂层光纤，金属涂层的热膨胀系数低且与石英处于同一水
长。 平；金属涂层与裸光纤表面结合性好，机械强度高；金属涂层
所以在FTTX网络的建设过程中，具有良好抗弯曲性能的 隔水性、耐腐蚀及耐应力性能优越。 目前将金属涂覆在裸光纤
G.657光纤可通过增大芯/包层相对折射率n和减小模场直径 表面上可通过电镀法、化学镀法、溅射薄膜法及熔融涂覆法等
MFD、增大截止波长λ c 来实现。 工艺，电镀法和化学镀法工艺方法简单且成本低，但不能准确
2、面向物联网的特种光纤 控制金属涂层厚度制造涂层均匀的光纤，不能满足光纤传感器
作为5G移动通信时代的重要组成部分，物联网具有广阔的 高灵敏度的要求；而在辉光放电基础上发明的溅射薄膜法可精
发展前景，其中传感器技术是最关键的技术之一。传统电子技 准控制涂层直径，但此工艺方法复杂，工艺参数需精确控制，
术的传感系统受到高温、高压、电磁场、真空等极端环境条件 无法大规模生产；熔融涂是最常用的金属涂覆的方法，通常采
下，往往满足不了实际应用需求，然而光纤传感技术却可以很 用熔断较低的金属材料如铜、铝合金，但其制造过程会产生内
好地克服这些困难，满足了极端环境条件下的传感与测量。 应力增加光纤衰减损耗。由于金属涂层光纤高耐热性、高机械
为满足光纤传感技术适应极端环境条件，研究开发耐极端 强度等特性，广泛应用在高温油井探测、船舶重工及航空航天
环境的特种光纤变得尤为重要。光纤在其他极端条件如腐蚀、 等领域。
高压等可凭借光缆构造来克服，但在高温环境中长时间保证较 3、面向5G大数据的新型光纤
好的光学性能和机械强度，需提高光纤本身的耐热和机械性 随着5G大数据时代的到来，流量需求呈现爆发式的增加，
能。 由于骨干网流量的快速增长，5G需要骨干网光纤支持长距离、
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普 通 紫 外 光 固 化 丙 烯 酸 涂 层 光 纤 使 用 温 度 范 围 大容量传输 ，为满足长距离大容量5G光纤通信系统的需求，
为-60℃~85℃，长期在超过85℃的环境中会热老化，若环境中 400 Gbit/s骨干网用超低损耗超大有效面积ULL-G.654.E光纤成
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还存在有氧气的条件下，此类光纤会发生热氧老化，从而加速 为下一代骨干网建设的主要光纤 ，在400G甚至更高级别的通
涂层分子链断裂，导致光纤表面微裂纹的扩张，最终光纤失 信系统中，制约通信距离的主要因素为信噪比恶化和光纤非线
效。因此光纤的热稳定性及使用寿命与其涂层存在着密切联 性效应，传统G.652光纤很难满足长距离传输的需求，新型超低
系。 损耗大有效面积光纤ULL-G.654.E光纤就成为新时代超高速骨干
相较于普通丙烯酸树脂涂层，采用一种新型耐高温丙烯酸 传送网的主要选择。
树脂，并对传统涂覆工艺进行优化，使用单层涂覆工艺取代传 ULL-G.654.E光纤作为一种专门为陆地高速系统长距离传输
统内外双涂覆工艺。此类单涂层耐高温丙烯酸树脂光纤在150℃ 而设计的新型光纤，有助于提高系统的光信噪比，延长高速系
可长期使用，1550nm衰减小于0.25dB/km，其衰减水平及其它 统的传输距离，这类光纤在400G甚至更高级别的通信系统中应
光纤参数与普通光纤基本持平，在成缆过程中不会产生附加成 用占有很大优势，超低衰减保证光纤较远的传输距离，超大有
本。此外这类光纤外涂层直径为200，涂覆工艺简单，实际生产 效面积保证光纤在较高的输入功率下降低传输系统的非线性效
效率高，具有广阔的市场前景。 应。
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