国际国内光纤特性及试验方法标准研究最新发展

国际国内光纤特性及试验方法标准研究最新发展烽火通信科技股份有限公司陈永诗近几年来，光纤通信领域又一次呈现了蓬勃发展的局面。技术以革命性速度发生着变化，常常是昨天刚刚出现的新技术，今天就得到了广泛的应用。为了保证产品质量和安全，国际和国内标准化组织为建立相应的规范和规则而不停地工作着，他们必须与技术的发展和进步保持一致，不断修订老标准，制订新标准。光纤光缆行业领域国际国内标准很多，标准版本不断更新，新标准不断推出。为了给从事该领域工作的科研人员、光纤光缆制造者、广大用户及相关人员提供参考，本文对光纤特性及试验方法标准的最新研究进展作了简要介绍。一、国际标准最新研究进展情况国际上主要有两个国际标准组织研究制订电信方面的标准，国际电信联盟（ＩＴＵ）和国际电工委员会（ＩＥＣ）。ＩＥＣ着重制订与产品有关的标准，而ＩＴＵ则着重制订与应用有关的标准。国际电工委员会纤维光学技术委员会（ＩＥＣＴＣ８６）主要制订纤维光学通信系统和部件的技术规范及其测试方法的标准，而国际电联电信标准化部门（ＩＴＵ－Ｔ）主要制订全球电信领域中有关技术和应用方面的标准。他们都研究制订光纤特性和试验方法的标准，现对两个国际组织已制、修订的相关标准及近期的研究发展介绍如下。（一）国际电信联盟（ITU-T）标准ＩＴＵ－Ｔ制定颁布的光纤标准版本有：Ｇ．６５０（１９９７）《单模光纤相关参数的定义和试验方法》；Ｇ．６５１（１９９３）《５０／１２５μｍ多模渐变型折射率光纤光缆特性》；Ｇ．６５２（１９９７）《单模光纤光缆特性》；Ｇ．６５３（１９９７）《色散位移单模光纤光缆特性》；Ｇ．６５４（１９９７）《截止波长位移型单模光纤光缆特性》；Ｇ．６５５（１９９６）《非零色散位移单模光纤光缆特性》。ＩＴＵ－ＴＳＧ１５（第十五研究组）于２０００年４月３日至１４日在日内瓦召开的（１９９７－２０００年）研究期末期会议上，除了对Ｇ．６５１没有修改外，完成了对建议Ｇ．６５０、Ｇ．６５２、Ｇ．６５３、Ｇ．６５４和Ｇ．６５５所作的修改，即将提交２０００年９月２７日至１０月６日在加拿大蒙特利尔（Ｍｏｎｔｒｅａｌ）召开的世界电信标准大会（ＷＴＳＣ）通过。修改的主要内容有：１．ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．６５２（１）将Ｇ．６５２类光纤进一步分为了Ｇ．６５２Ａ、Ｇ．６５２Ｂ、Ｇ．６５２Ｃ三个子类。Ｇ．６５２Ａ光纤主要适用于ＩＴＵ－ＴＧ．９５７规定的ＳＤＨ传输系统和Ｇ．６９１规定的带光放大的单通道直到ＳＴＭ－１６的ＳＤＨ传输系统；Ｇ．６５２Ｂ光纤主要适用于ＩＴＵ－ＴＧ．９５７规定的ＳＤＨ传输系统和Ｇ．６９１规定的带光放大的单通道ＳＤＨ传输系统及直到ＳＴＭ－６４的ＩＴＵ－ＴＧ．６９２带光放大的波分复用传输系统；Ｇ．６５２Ｃ光纤（即波长段扩展的非色散位移单模光纤，又称为低水峰光纤，例如Ｌｕｃｅｎｔ的全波光纤。）主要适用于ＩＴＵ－ＴＧ．９５７规定的ＳＤＨ传输系统和Ｇ．６９１规定的带光放大的单通道ＳＤＨ传输系统和直到ＳＴＭ－６４的ＩＴＵ－ＴＧ．６９２带光放大的波分复用传输系统，这类光纤允许Ｇ．９５７传输系统使用在１３６０ｎｍ－１５３０ｎｍ之间的扩展波段增加了可用波长范围，使可复用的波长数大大增加，是未来城域网新敷光纤的理想选择。（２）Ｇ．６５２三个子类光纤的模场直径、包层直径的容差和芯同心度误差（代替模场同心度误差）、筛选应力等指标都相同，但比老版本更严了。（３）Ｇ．６５２Ｂ、Ｇ．６５２Ｃ光纤可以使用在Ｌ－波段，规定了１６ＸＸｎｍ波长衰减和宏弯损耗要求。（４）对未成缆光纤ＰＭＤ系数的指标没作规定。对已成缆Ｇ．６５２Ｂ、Ｇ．６５２Ｃ光纤，规定了链路ＰＭＤ指标。在建议Ｇ．６５２中增加了一个附录“关于ＰＭＤ的统计信息”。２．ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．６５５（１）将Ｇ．６５５类光纤进一步分为了Ｇ．６５５Ａ、Ｇ．６５５Ｂ两个子类。Ｇ．６５５Ａ光纤主要适用于ＩＴＵ－ＴＧ．６９１规定的带光放大的单通道ＳＤＨ系统和直到具有通道间隔不小于２００ＧＨｚ的ＳＴＭ－６４的ＩＴＵ－ＴＧ．６９２带光放大的波分复用传输系统；Ｇ．６５５Ｂ光纤主要适用于通道间隔不大于１００ＧＨｚ的Ｇ．６９２密集波分复用传输系统。两种类型的主要技术指标如表２所列。（２）从表２可知，Ｇ．６５５两个子类光纤的模场直径、包层直径的容差和芯同心度误差（代替模场同心度误差）、筛选应力等指标都相同，但比老版本更严了。（３）Ｇ．６５５Ａ光纤只能使用在Ｃ－波段；Ｇ．６５５Ｂ光纤既可以使用在Ｃ－波段，也可以使用在Ｌ－波段，规定了１６ＸＸｎｍ波长衰减和宏弯损耗要求。（４）Ｇ．６５５Ａ光纤与Ｇ．６５５Ｂ光纤的另一个重要差别是在Ｃ－波段的色散值。Ｇ．６５５Ａ光纤的值为０．１－６．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ；Ｇ．６５５Ｂ光纤的值为１．０－１０．０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ。（５）对未成缆光纤ＰＭＤ系数的指标没作规定。对已成缆Ｇ．６５５Ｂ光纤，规定了链路ＰＭＤ要求。在建议文本中增加了一个附录“关于ＰＭＤ的统计信息”。３．ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．６５３和Ｇ．６５４（１）与建议Ｇ．６５２和Ｇ．６５５相比，建议Ｇ．６５３和Ｇ．６５４变动较少。（２）Ｇ．６５３光纤及Ｇ．６５４光纤的模场直径、包层直径的容差和芯同心度误差（代替模场同心度误差）、筛选应力等指标更严了。（３）Ｇ．６５４光纤可以使用在Ｌ－波段，规定了１６ＸＸｎｍ波长衰减和宏弯损耗要求。（４）对未成缆光纤ＰＭＤ系数的指标没作规定。对这两类已成缆光纤，规定了链路ＰＭＤ要求。在建议文本中增加了一个附录“关于ＰＭＤ的统计信息”。４．ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．６５０在这次会议上，对ＩＴＵ－ＴＧ．６５０《单模光纤相关参数的定义和试验方法》也进行了修改，进一步完善了偏振模色散（ＰＭＤ）的试验方法和其它参数试验方法。主要修改方面包括：（１）确定了测量偏振模色散（ＰＭＤ）的基准试验方法（ＲＴＭ）和替代试验方法（ＡＴＭ）。规定斯托克斯参数测定法Ｓｔｏｋｅｓｐａｒａｍｅｔｅｒｅｖａｌｕａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ为测量单模光纤ＰＭＤ的基准试验方法；偏振态（ＳＯＰ）法为第一替代试验方法；干涉法（ＩＦ）为第二替代试验方法；固定分析器（ＦＡ）法为第三替代试验方法。（２）对于模场直径的测量，增加了《双向后向散射之差法》作为第三替代试验方法。（３）增加了附录４《根据后向散射技术测量色散不均匀性的试验方法》。该方法是基于对双向后向散射的测量来确定单模光纤色散的不均匀性，该方法能分别估计波导色散和材料色散的不均匀性。如上所述，这种方法还能用于测量模场直径。（４）增加了附录５《测量有效面积Ａｅｆｆ的试验方法》。规定了三种测量方法：远场扫描（ＦＦＳ）法，可变孔径（ＶＡ）法，近场扫描（ＮＦＳ）法。（二）国际电工委员会（IEC）标准ＩＥＣ制定颁布的光纤标准版本有：ＩＥＣ６０７９３－１－１（１９９５）《光纤第１部分总规范总则》；ＩＥＣ６０７９３－１－２（１９９５）《光纤第１部分总规范尺寸参数试验方法》；ＩＥＣ６０７９３－１－３（１９９５）《光纤第１部分总规范机械性能试验方法》；ＩＥＣ６０７９３－１－４（１９９５）《光纤第１部分总规范传输特性和光学特性试验方法》；ＩＥＣ６０７９３－１－５（１９９５）《光纤第１部分总规范环境性能试验方法》；ＩＥＣ６０７９３－２（１９９８）《光纤第２部分产品规范》。ＩＥＣ６０７９３－１－１、ＩＥＣ６０７９３－１－２、ＩＥＣ６０７９３－１－３、ＩＥＣ６０７９３－１－４、ＩＥＣ６０７９３－１－５（１９９５，第１版）是由原来ＩＥＣ６０７９３－１（１９９２，第４版）《光纤第１部分总规范》分成的５个分标准。该系列标准中除进一步完善了光纤性能原有的试验方法外，还增加了一些新的试验方法。ＩＥＣ６０７９３－２（１９９８，第４版）《光纤第２部分产品规范》替代了１９９２年的第３版和１９９５年的修订件１及１９９７年的修订件２。该标准中对各类多模光纤的技术指标规定得比较具体（如Ａ１ａ型５０／１２５μｍ普通多模光纤、Ａ１ｂ型６２．５／１２５μｍ数据多模光纤等），很有参考价值；单模光纤的类别中增加了Ｂ４型非零色散位移单模光纤，但一些参数的技术指标尚没有作出规定；对予涂覆光纤的直径及容差有了新的规定，未着色光纤的涂覆直径为：２４５μｍ±１０μｍ着色光纤的涂覆直径为：２５０μｍ±１５μｍ。ＩＥＣＴＣ８６光纤光缆分委员会第一工作组（ＳＣ８６ＡＷＧ１）从１９９９年着手开始修订光纤试验方法和产品规范的标准，现在正在进行之中。对试验方法标准将按照光纤的参数（ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ）重新组织编排。修订后的文件号将是ＩＥＣ６０７９３－１－××，××为两位阿拉伯数字，代表的意义如下：２０—光纤几何参数，２１—涂覆几何参数，２２—长度参数；３０—光纤筛选试验，３１—光纤抗拉强度，３２—光纤剥离性，３３—应力腐蚀敏感性，３４—光纤翘曲参数；４０—光纤衰减，４１—光纤带宽，４２—光纤色散，４３—光纤数值孔径，４４—光纤和光缆截止波长，４５—光纤模场直径，４６—衰减变化监测，４７—宏弯敏感性；５０—温度循环，５１—核辐照。ＩＥＣＴＣ８６正在研究与偏振模色散（ＰＭＤ）有关的标准。１９９９年８月颁布了技术规范ＩＥＣＴＳ６１９４１（１９９９）《光纤—单模光纤偏振模色散的测量方法》，现正在被评论之中，待完善后，将转换为国际标准发布。１９９８年起草了技术报告ＩＥＣ６１２８２—３技术报告类型３《纤维光学系统中计算偏振模色散的导则》，提出了ＰＭＤ的统计模型。ＩＥＣＳＣ８６ＡＷＧ１于１９９９年１０月在日本京都（Ｋｙｏｔｏ）召开的专家会议上，对ＩＥＣ６０７９３－２中的内容进行了全面的修改。Ａ类多模光纤中，对Ａ１ａ（５０／１２５μｍ）型和Ａ１ｂ（６２．５／１２５μｍ）型两种光纤的传输参数（衰减和带宽）做了修改；对其它类型多模光纤的特性也提出了新建议。Ｂ类单模光纤中，增加了Ｂ１．３型光纤（即波长段扩展的非色散位移单模光纤，又称为低水峰光纤。），相当于ＩＴＵ－ＴＧ．６５２Ｃ类光纤（例如Ｌｕｃｅｎｔ的全波光纤。）；取消了Ｂ３型（色散平坦型）光纤；对Ｂ１．１型（非色散位移单模光纤）、Ｂ１．２型（截止波长位移单模光纤）、Ｂ２型（色散位移单模光纤）都作了较大修改；对Ｂ４型（非零色散位移单模光纤）光纤的主要参数规定了具体的技术指标。其规定基本上与ＩＴＵ－Ｔ建议Ｇ．６５２、Ｇ．６５３、Ｇ．６５４和Ｇ．６５５所作的修改是协调一致的。此外，对所有的单模光纤都规定了：光纤动态疲劳参数ｎｄ应不小于２０；光纤翘曲半径Ｒ应不小于４ｍ；剥除涂覆层所需的剥离力其峰值宜在１．３～８．９Ｎ范围之内。Ｇｉｇａｂｉｔ以太网技术的进步，促进了多模光纤的发展，下一代多模光纤（ＮＧＭＭＦ）的标准正被ＩＳＯ／ＩＥＣＪＴＣ１／ＳＣ２５／ＷＧ３和ＴＩＡＴＲ－４２布线标准委员会研究之中。正在起草的标准提出了一种新型的５０／１２５μｍ多模光纤，提高了８５０ｎｍ波长的带宽。在链路中应用低价格的８５０ｎｍ波长垂直腔表面发射激光器（ＶＣＳＥＬ）和两级编码技术，该多模光纤足以自支持１０Ｇｂｉｔ／ｓ传输至３００ｍ的距离。二、我国标准研究进展情况为了适应光纤技术的飞速发展，近几年来，国内也加快了光纤光缆特性和试验方法标准的制、修订工作。我国的标准包括国家标准和通信行业标准。对已制、修订的相关标准介绍如下：（一）国标GB/T15972—1998《光纤总规范》系列标准１９９８年国家质量技术监督局颁布了ＧＢ／Ｔ１５９７２.１－１９９８～ＧＢ／Ｔ１５９７２.５－１９９８《光纤总规范》系列标准，从１９９９年７月１日开始实施。该标准主要由信息产业部武汉邮电科学研究院等单位起草。该系列标准替代了ＧＢ１１８１９—８７《光纤的一般要求》、ＧＢ８４０１—８７《光纤的传输特性和光学特性测试方法》、ＧＢ８４０２—８７《光纤的（几何）尺寸参数测量方法》、ＧＢ８４０３—８７《光纤机械性能试验方法》、ＧＢ８４０４—８７《光纤的环境性能试验方法》和ＧＢ／Ｔ１５９７２—１９９５《光纤总规范》。在第１部分总则中，增加了Ｂ４型非零色散位移单模光纤（即Ｇ．６５５光纤）；在其它部分中，除进一步完善了光纤性能原有的试验方法和删除了某些不适用的方法外，还增加了很多新的试验方法，例如：尺