专利名称：检查弯曲不敏感光缆的正确安装的方法和适用于该方法的光缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及检查对弯曲不敏感的光缆的安装和/或铺设的方法，而且涉及当以单模方式工作时对弯曲不敏感的光缆。
背景技术：
单模光纤在光纤到户(FTTP)应用(包括光纤到家(FTTH)和光纤到楼(FTTB)应用) 中的使用通常要求传输通过光纤的光信号的弯曲损耗低，在可能强加急弯半径的苛刻安装约束(例如，由于建筑物中的急转弯或者光纤的压缩)下也同样要求。特别地，目的在于小型化无源场装备的光缆布线和硬件应用，例如，局部汇流箱或者存储盒，及多住户单元(MDU) 的开发要求具有优良弯曲性能的光纤设计。此外，稀疏波分复用系统(CWDM)和无源光网络 (PON)系统也可能需要采用对弯曲不敏感的光纤。
为了标准化特别适于FTTP应用的光纤的弯曲性能，ITU-T (国际电信联盟，ITU电信分部)最近开发出了定义具有增强弯曲性能的单模光纤的推荐标准G. 657 (11/2009)。
为了符合国际标准，除弯曲性能之外，光纤性能还可以关于其它相关的光学参数 (例如，截止波长和模场直径(MFD))来评估。对于在MFD、截止波长与弯曲损耗之间找到折中有用的一个参数是所谓的MAC数，这是MFD与截止波长之比。
已经观察到，为了获得低弯曲损耗,MAC数应当减小。在于Optics Communications 第107卷(1994年)第361-364页上发表的、由C. Unger和W. Stocklein所写的 “Characterization of the bendingsensitivity of fibres by the MAC value，，中，石开究了匹配包层光纤的宏弯性能与微弯性能及与MAC数的关联。文章声明阶跃折射率光纤的弯曲行为完全由MAC数来表征，而且宏弯损耗与微弯损耗随着MAC数的增加而增加。
专利申请WO 2009/154712描述了一种包括两条光纤的光纤线缆，每条光纤都是微结构弯曲性能光纤。据称，所公开解决方案的光纤线缆允许例如为了安装、松弛存储等而有激烈的弯曲，而且同时抑制会造成光纤损坏和/或断裂的弯曲半径。
在光缆的安装与部署过程中，为了检测光纤网络中的故障，通常执行光衰减的现场测试。这种光学测试是通过传输和/或反射测量来执行的，而且一般是利用光时域反射仪(OTDR)技术。
专利US 7，167，237公开了一种在不影响其它用户光学终端和传输装置的情况下从一个用户光学终端侧对从该用户光学终端到光分路器的光路(optical line)进行故障搜索的系统，这是通过把一个OTDR连接到所述光路在该用户光学终端中的终端部分并且通过使用其中所连接OTDR中所使用的波长值设置成与光路中用于数据传输的波长值不同的值和光脉冲的峰值水平设置成预定的水平或更小的那些中的至少一个。测试光的波长是与光路中用于数据传输的光的波长不同的波长，尤其是包括在大于或等于0.3μπι且小于I.3 μ m或者大于I. 65 μ m且小于或等于2. O μ m范围中一个范围内的值。
由K. Clarke和A. Duncan在1993年11月28日至12月I日的第18届澳大利亚光纤技术会议学报第31-34页上发表的“Developmentand Application of a Long wavelength 0 TDR to provide Early warningof Degradation in a Fibre Network，，描述了工作在 1662nm、用于带外监视的0TDR，以便克服在与光纤上携带流量所使用的波长相同的波长进行监视的缺点。
由D. Miles在Test第2期第28卷(2002年3月)第8-10页上发表的“Locate fiber optic cable interrupting service”描述了利用测试带外波长的多波长OTDR进行测试。据称，较高的波长，即，1625nm，对于发现随后会发展成断裂或者应力或温度损耗的弯曲非常有效。
JP 4-351935的日本专利文摘描述了使用比信号波长更长和更短的测试波长的光脉冲测试仪及光带通路滤波器。该文摘公布，利用较长波长测试光获得的后向散射将灵敏地测试和监视到光纤的弯曲损耗，而利用较短波长测试光获得的后向散射将灵敏地测试和监视到光纤的连接损耗。
专利申请JP 2-027231涉及光纤纵向变形测量方法，该方法利用从被测光纤中光信号传输所使用的波长形成的第一波长光及从对于被测光纤中各种类型变形量的光损耗都比第一波长光的波长出现更多的至少一个波长形成的第二波长光，第一波长光和第二波长光的每个光脉冲的输入都来自被测光纤的一端，而且，对例如被测光纤弯曲的变形的测量是基于被测光纤中反射的第一波长光和第二波长光的每个光脉冲的衰减量的差异及衰减量随时间变化的差异的对比评估。
OTDR测试可以提供关于可能存在急弯的有用信息，特别是半径小于制造商所推荐的最小半径的弯曲，这种急弯可能不利地影响光纤的机械寿命。
急弯可能是在铺设过程中偶然引入的或者是为了加速安装过程而不太认真部署实践的结果，例如光分支线缆的激烈订装和拐角周围的急弯部署。特别地，急弯半径可能造成光纤表面的裂缝，这种裂缝会逐步扩展而且有可能最终导致光纤的永久性损坏或裂开。 光纤的长期机械可靠性可以依赖于检测危险性弯曲存在的能力。
专利申请US 2006/0115224描述了具有在1.31 μ m波段内的截止波长的单模光纤，其中，调整纤芯关于包层的相对折射率差，使得当施加半径小于极限弯曲半径的弯曲时，弯曲损耗变得大于检测极限值，所述极限弯曲半径是从施加到光纤的弯曲半径与预定时间段之后故障发生的概率之间的关系计算出来的。在一种实施方式中，光纤具有阶跃折射率分布。从阶跃折射率光纤所公开的结果指示，当纤芯与包层之间的折射率差大于大约 0. 80%时，在5. 5mm的极限弯曲半径内，由弯曲造成的损耗降低到大约0. OldB/圈或者更小， 据称这使得难以利用OTDR进行测量。关于光纤的光学测量是在I. 31、I. 55和I. 625 μ m的传输波长下执行的。
专利申请EP I 256 826 A2公开了一种构造成防止盗取光信号的光纤设计。允许光信号的一部分信号盗取分接的一种技术是在光纤中形成弯曲，这种弯曲使得光信号“泄漏”到光纤包层中，光信号在那里无需源或接收站就可以被截获。这种入侵的情况是通过把光纤对微弯损耗的敏感性增加到使光纤中的弯曲造成这种弯曲不会不被检测出来的高衰减的程度来解决的。高度弯曲敏感的光纤是通过在与光纤纤芯有相当大距离的地方引入未掺杂的外环区域来生产的。该文档提到，假定光纤线缆安装成具有大的最小弯曲半径，那么这种对弯曲敏感的设计不会不利地影响传输属性。
由本申请人在2008年11月7日提交的专利申请PCT/EP2008/065174涉及一种光缆，这种光缆具有从输入端延伸到输出端的线缆长度，而且包括至少一条线缆截止波长从 1290nm至1650nm的单模光纤，其中所述至少一条光纤以绞距P绕纵向方向螺旋绞合达绞合长度L，L和P的值选择成使得光缆呈现出基本单模传输，而且其中所述绞合长度L沿所述线缆长度的至少一部分延伸。特别地，绞合长度L和绞距P被选择为使得光缆中测量到的截止波长等于或小于1260nm。发明内容
按照对光纤弯曲不敏感性的始终更苛刻的要求，对FTTP应用的最近发展针对对弯曲高度不敏感的光纤。本申请人已经观察到，如果光纤对弯曲高度不敏感，那么即使机械上危险的弯曲也不会在信号传输的波长范围中产生可以测量到的光衰减，至少当使用现场测试的标准装备时是这样。因此，如果一方面要求弯曲不敏感性来保证成本有效的安装和光学性能，则另一方面这妨碍了对有害弯曲的早期现场检测，由此增加了更高修复和维护成本的风险。
本申请人认识到，如果光缆设计成在光缆单模工作的波长区域(S卩，包括工作波长的波长区域)内呈现出弯曲不敏感性，但是在所述波长区域之外的至少一个波长呈现弯曲敏感性，那么就有可能在不影响线缆弯曲性能的情况下检测到危险的弯曲。
本发明的一方面是用于检测呈现出经线缆长度传播之后测量到的测量截止波长的光缆的故障铺设的方法，该方法包括
提供用于传输光信号的光缆，该光缆包括至少一条单模光纤，所述光纤在于至少一个预定测试波长下绕等于或小于5mm的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有等于或者大于第一阈值的衰减，而且在于等于或大于测量截止波长的工作波长下绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有小于第二阈值的衰减，其中测试波长小于测量截止波长；
铺设光缆；及
在所述预定测试波长下测量至少一条光纤中的衰减。
本发明的另一方面是一种光缆，该光缆呈现单模传输而且经线缆长度传播之后在等于或大于测量截止波长的波长下对弯曲不敏感。优选地，所述测量截止波长等于或小于 1260nm。所述光缆包括至少一条如下光纤，该光纤在不大于所述测量截止波长的预定测试波长下对弯曲敏感，而在等于或大于所述测量截止波长的工作波长下对弯曲不敏感，其中光缆以单模方式工作。
在有些优选实施方式中，单模工作的波长区域对应于在大部分感兴趣的情况下是从1260nm至1675nm的传输波段，尽管在单模光传输中最近引入的国际标准趋于伸展所述传输波段，例如朝着更大的上限。
在本文背景下，“弯曲敏感/敏感性”，意味着当绕等于或小于5mm的弯曲半径缠绕一圈时在成缆或未成缆配置的光纤中所测量到的衰减(即传输损耗)等于或者大于第一阈值，所述第一阈值在下文中也称为检测阈值。
优选地，检测阈值设置成等于或者大于用于检查光缆中衰减的测试光学系统的检测极限。在有些实施方式中，检测极限等于或大于大约O. ldB，使得成本有效的技术装备可以用于检查光缆。然而，本公开内容不排除更高或更低敏感性系统的使用，因此，依赖于所使用的具体光缆类型和所使用的检测装置，检测阈值可以设置成不同(例如，更小或更大) 的弯曲损耗值。
“弯曲不敏感/不敏感性”，意味着当绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈时在成缆或未成缆配置的光纤中所测量到的衰减小于第二阈值。优选地，最小弯曲半径是7. 5mm,更优选地是5mm。例如，第二阈值是由国际标准(例如，推荐标准ITU-T G. 657 (11/2009))设置的预定值。在一种实施方式中，第二阈值是O. ldB。在一种实施方式中，第一阈值大于第二阈值。在另一种实施方式中，第一阈值和第二阈值大致相等。
优选地,光缆在小于1260nm、优选地等于或大于450nm且小于1260nm、更优选地是从600nm至1200nm的至少一个测试波长下呈现出弯曲敏感性。在一种优选实施方式中，测试波长是从800nm至lOOOnm。例如,测试波长是850nm,这对应于用于多模光纤测试的商用 OTDR装备(其一般以VCSEL源作为光源)的工作波长。
根据本发明的有些优选实施方式，光缆的抗弯曲性是通过选择至少一条本身具有不符合普通标准的光学参数(即，用于光纤MAC数减小的相对大的线缆截止波长)的光纤并且通过赋予所述光纤的至少一个纵向部分一个曲率来把所述光纤布置在光缆中来提供的。 特别地，通过以一个绞距绕纵轴绞合所述至少一条光纤达一个绞合长度，有效的光纤截止波长减小了，因此在光缆中结果测到的截止波长也可以减小到满足单模传输的期望光学性能的值。在许多感兴趣的情况下，光缆在等于或大于1260nm的波长下呈现出单模传输。
优选地,所述至少一条光纤的光缆截止波长，(λ ee)A,等于或大于1290nm,优选地是从1290nm至2200nm，更优选地是从1600nm至2000nm。
在有些实施方式中，绞距P是在5mm至30mm、优选地是5mm至20mm的范围内选择的。
优选地，光缆的绞合长度L是通过考虑绞距P的值来选择的。
在有些实施方式中，绞合长度L是至少2米。在有些实施方式中，绞合长度等于或小于2km。
优选地，绞合长度L大致等于线缆长度。
优选地，所述至少一条光纤具有匹配包层折射率分布，更优选地是阶跃折射率分布。阶跃折射率光纤常常需要低复杂度的预加工制造，这有利于最终产品的成本。
优选地，所述至少一条光纤具有带有从O. 5%至1%的最大相对折射率的阶跃折射率分布和从4 μ m至7 μ m的外芯半径。
在有些实施方式中，光缆中所包括的所述至少一条光纤被选择成具有的MFD至少为8. 6 μ m，例如直到9. 5 μ m，优选地是从8. 6 μ m至9. O μ m。符合ITU-T标准的MFD的值可以在光缆的熔接和/或机械接合中允许操作的简易性和相对小的插入损耗，例如，小于 O. ldB。
根据一种优选实施方式，光缆包括沿纵向方向绞合在一起达给定绞合长度的两条光纤。
根据另一种优选实施方式，光缆包括绕沿纵向方向延伸的中心件绞合的一条光纤。
在有些实施方式中，光缆包括至少一条在用于测试用途的至少一个预定测试波长下对弯曲敏感的单模光纤；及专用于传输的至少一条对弯曲不敏感的单模光纤。
在有些实施方式中，根据本发明的光缆可以用作光纤接入配线网络中的分支光缆。
现在将参考附图在下文中更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的一些但不是全部实施方式。
图I是示出根据本发明一些实施方式的包括在光缆中的光纤的示例性折射率分布的图。
图2是根据本发明一种实施方式的光缆的示意性立体图。
图3是根据本发明另一种实施方式的光缆的示意性立体图。
图4是示出根据本发明一种实施方式的光缆的宏弯损耗的实验测量结果的图，这是在从600nm至1650nm的波段内对直连光缆(straight cable)部署以及对在光缆两端的裸光纤上都有IOmm弯曲半径的10圈测量的。
图5是示出根据本发明一种实施方式的光缆的宏弯损耗的实验测量结果的图，这是在从650nm至IOOOnm的波段内针对8. 5m的线缆长度和不同的绞距值测量的。
图6是根据本发明一种实施方式的配线光缆的示意性立体图。
图7是用于例示根据本发明一种实施方式的光缆中OTDR测量技术的工作原理的框图。
图8是示出光缆的线缆截止波长(λ Jb作为绞合长度L (单位为mm)的函数的实验测量结果的图，其中该光缆包括外直径为900 μ m的彼此相互绞合的两条紧包缓冲光纤 (tight-buffered optical fibre)。
图9是针对(λ Ja为1320nm且MFD为8. 66 μ m的光纤的绞合长度L (单位为米) 作为绞距P (单位为mm)的函数的图。方块和菱形符号分别代表绞合部分的最小长度(Lmin) 和最大长度(Lmax),这满足下文关于该图描述的一些条件。
图10是针对(λ Ja为1644nm且MFD为8. 60 μ m的光纤的绞合长度L(单位为米) 作为绞距P (单位为mm)的函数的图。方块和菱形符号分别代表绞合部分的最小长度(Lmin) 和最大长度(Lmax),这满足下文关于该图描述的一些条件。
定义
根据IEC-60793-1-44 (2001-07)标准，测量截止波长定义为比包括发出的高阶模在内的总功率与基模功率之比降低到小于O. IdB的波长大的波长。根据这种定义，二阶模 (LP11)经历比基模(LPtll)多19. 3dB的衰减。在这里，给定光缆的线缆长度Ltot，测量截止波长通常指当光缆基本上线性部署时根据IEC-60793-1-44标准定义在线缆长度Ltot中测量到的截止波长。
光纤的线缆截止波长(λ Ja是根据IEC-60793-1-44 (2001-07)标准中所描述的截止测试方法A测量到的截止波长值。即，方法A规定对22m的未成缆光纤跨度执行测量， 其中光纤的中心20m部分缠在280mm直径的心轴上，而且两个Im长的端部中每一个的一圈都缠在80mm直径的心轴上。
光缆的线缆截止波长UJb是根据IEC-60793-1-44 (2001-07)标准中所描述的截止测试方法B测量到的截止波长值。该测量是对22m长的光缆执行的，其中光缆的中心20m部分是线性部署的而且光纤对于两个Im长的端部是暴露的，其中这两个端部缠在80mm直径的心轴上。光纤的模场直径(MFD)是根据IEC-60793-1-45 (2001-07)标准在1310nm的波长
下测量的。MAC数定义为在1310nm (微米)下测量的模场直径(MFD)与线缆截止波长UJa(单位为微米)之比。匹配包层光纤是这样的光纤，即，在单模传输中所使用的波长下，光纤的折射率分布基本上没有折射率显著低于作为基本参考的外部包层(在大部分情况下，是纯二氧化硅(silica))的折射率的区域。一般来说，匹配包层光纤在纤芯中基本上没有减小折射率的掺 杂剂。在本说明书和权利要求中，术语“分支光缆”用于指作为接入配线网络的最后一环工作的光缆，一般，但不是专门，只为一个订户服务。
具体实施例方式包括单模光纤的弯曲不敏感光缆常常是适于FTTP应用的，其中这些光缆设置在房屋、办公室和其它建筑物中用于诸如宽带互联网、视频点播及高清IPTV的电信服务。接入配线可以部署在单层建筑物上或者通常安装在多层建筑物中，以便把光纤带给不同层上的各订户。例如，在多层建筑物中，配线网络可以包括放在建筑物基底的MDU，升降线缆(riser cable)从该MDU穿过建筑物的垂直升降部分(verticalrise)而且光缆的片段在每一层分支。可选地，配线光缆可以从光网络单元出发并且在多个分支光缆中的阻燃光缆(plenum cable)入口设施处接合到一起，随后,所述分支光缆到达各订户的不同房屋。分支光缆的安装路线常常包括急弯和边缘，例如在当光缆围绕门框或者围绕公寓内的急转拐角延伸的情况下。就象众所周知的，光信号的传播模式由于光纤弯曲而衰减。总的来说，弯曲引起的衰减，在这里也称为弯曲损耗，随着波长增加而增加并且随着弯曲半径减小而增加。对于给定的弯曲配置，单模光纤的截止波长是这样的波长，即在该波长之上光纤只传播基模。在截止波长之下，光纤将传输多个一个模式。总的来说，截止波长依赖光纤的折射率分布并且依赖弯曲配置，例如现场部署和光缆构造。对于在严重弯曲下具有增强性能的光纤和光缆的需求是日益增加的，这也与最近开发出的推荐标准ITU-T G. 657 (11/2009)相符。尽管可以预期典型的FTTP部署不引起具有半径小于7. 5mm的弯曲，优选地是等于或者小于5_，但是比较急的弯曲也会偶然引入和/或作为不太仔细、较廉价部署实践的结果。比较急的弯曲会对光纤并因此对光缆的机械可靠性造成风险。在设计成符合更苛刻光学弯曲性能的弯曲不敏感光纤中，由包含光纤的线缆的铺设所引起的机械危险弯曲的发生可能不会产生可由现场测试一般采用的光学测试装备测量到的光衰减。本申请人理解，如果要求光缆(光纤)在传输波段内对弯曲不敏感，那么弯曲感测就应当在所述传输波段之外的波长区域内执行。本申请人认识到，如果光缆设计成在包括光缆以单模运行的工作波长的波长区域之外呈现弯曲敏感性，但是在所述区域内呈现弯曲不敏感性，那么就有可能在不影响光缆弯曲性能的情况下检测出潜在危险的弯曲。为了符合国际标准，除弯曲性能之外，还关于其它相关的光学参数(例如，截止波长和模场直径(MFD))评估光纤性能。宏弯损耗具有随光纤MAC数减小而减小的大体趋势。
光纤的MAC数是由以下关系式定义的
^ n MFD
_8] (1)其中，MFD是在1310nm下以微米为单位测量的模场直径，而(λ Ja是光纤的线缆截止波长，其单位始终是微米。总的来说，宏弯损耗随着MAC数减小而减小。低MAC值可以通过减小MFD或者通过增加(XJa或者通过对这两个光学参数都作用来实现。但是，为了 符合国际标准，除弯曲性能之外，光纤常常还需要拥有几个在规定值范围内的相关光学参数，尤其是线缆截止波长和MFD。例如，ITU-T推荐标准G. 652 (10/2000，用于标准传输的光纤)推荐了在1310nm至少为8. 6±0. 4 μ m的MFD,而且,总是根据G. 652,光纤的线缆截止波长应当不大于1260nm，S卩，远低于1310nm的典型工作波长。本申请人理解，通过根据普通传输标准所规定的要求选择线缆截止波长高于允许单模传输的值的光纤，有可能通过对光缆中所包括的光纤的至少一个长度部分赋予一个具有曲率半径的曲率来获得具有单模光学性能的光缆。图I是例示根据本发明一种实施方式的包括在光缆中的示例性单模光纤的相对折射率分布Λ η作为离光纤中心的径向距离r。的函数(re=0，S卩，图的y轴代表光纤的中心线)的图。所述光纤包括被包层区域包围的纤芯区域，而且具有阶跃折射率分布，其中纤芯区域中相对于包层区域具有正的相对折射率Λ η。纤芯优选地是用掺杂了提高折射率的掺杂元素(例如锗)的二氧化硅制成的。假定用于传输的单模光纤的包层区域通常是由纯的(未掺杂的)二氧化硅制成，那么相对折射率分布以包层区域的折射率作为参考。在图I的实施方式中，包层区域是纯二氧化硅，Λη=0。以下，将参考相对折射率百分比，Λ%=ΛηΧ100。对于阶跃折射率光纤，可以表征阶跃折射率光纤的两个主要参数是最大相对折射率百分比△_%和外芯半径r。，后者是根据IEC 60793-1-20 (2001-09)附件C定义的。最大相对折射率和外芯半径选择成，对小于1260nm的波长提供等于或大于第一阈值(即，检测阈值)的传输损耗，并且对等于或大于1260nm的波长提供小于第二阈值的传输损耗。更一般地说，最大相对折射率和外芯半径选择成，对小于在包括光纤的光缆中测量到的截止波长的波长提供等于或大于第一阈值的传输损耗，并且对等于或大于所测量到的线缆截止波长的波长提供小于第二阈值的传输损耗。在优选实施方式中，外芯半径是从4μ m到7μ m，而最大相对折射率百分比是从
O.5%到1%。优选地，最大相对折射率百分比是从O. 7%到1%。优选地，外芯半径是从5 μ m至丨J 7 μ m0优选地，光纤的线缆截止波长(λ Ja不小于1290nm，更优选地不小于1600nm。在有些优选实施方式中，截止波长是从1290nm到2200nm，更优选地是从1600nm到2000nm。相
对高的线缆截止波长值导致相对小的MAC数，并因此提高光纤对宏弯的抵抗力。参考用于光信号传输的常见ITU-T推荐标准，光纤由此在大于所推荐值的线缆截止波长(λ Ja下是单模的。
在图I所示的例子中，Δmax%=0. 89%而1^=5. 8 μ m。所述参数的值选择成获得大约1750nm的线缆截止波长(λ JA。在1310nm，MFD值是8. 4 μ m。这种光纤在1260nm到1650nm的传输带内的波长下对绕5mm的弯曲半径缠绕一圈测量时呈现出小于O. IdB的传输损耗，而对范围650nm到950nm内的波长呈现出不小于O. IdB的传输损耗。应当指出，对于这个例子的光纤，第一阈值等于第二阈值。应当理解，第一阈值和第二阈值可以不同，例如，第二阈值可以小于第一阈值，例如，O. 05dB。通过选择以上所述范围内的合适的rc和Λ_%值，有可能在预定的测试波长下选择光纤的弯曲敏感性。以上所述的光纤可以通过标准的制造工艺获得，例如外部汽相淀积(OVD)工艺。根据本发明优选实施方式的一个特定方面，对光缆中所包括的至少一条光纤绞合 达线缆长度的至少一个长度部分，以使得光纤的线缆截止波长减小，并且因此在线缆长度上光缆中所测量到的结果截止波长满足在不小于期望有效截止波长的波长(例如，等于或小于1260nm)下进行单模传输的期望光学性能。图2是根据本发明一种实施方式的光缆的示意性立体图。可以是接入配线网络的分支光缆的光缆10包括关于彼此沿纵轴Z (即，螺旋轴)螺旋绞合的两条光纤11和12，其中，轴Z大体上与光缆纵向方向基本平行。光缆10从适于接收要传输的光信号的输入端到输出端延伸总长度Ltot。输入端和输出端在图中没有示出，为了例示光缆构造，该图只代表光缆的一部分。光纤11和12以绞距P绞合达绞合长度L，其中P对应于曲率半径P。光缆具有光在总长度Ltot上传播之后所测量到的测量截止波长。每条光纤11和12都是单模的，而且在于小于测量截止波长的预定测试波长下对于绕不大于5mm的弯曲半径缠绕一圈测量时具有等于或大于第一阈值的衰减，而在于等于或大于测量线缆截止波长的工作波长下对于绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈测量时具有小于第二阈值的衰减，其中最小弯曲半径优选地是7. 5mm，更优选地是5mm。在有些实施方式中，光纤11和12是由基于二氧化硅的材料制成的，而且包括被包层包围的纤芯。优选地，光缆10的光纤具有阶跃折射率分布，外芯半径从4 μ m到7 μ m且最大相对折射率百分比从O. 5%到1%。优选地，每条光纤都具有从1290nm到2200nm、更优选地是从1600nm到2000nm的线缆截止波长。根据一种实施方式，光缆10的光纤11和12是“紧包缓冲的”。具有典型125μπι额定直径的二氧化硅光纤用一次涂层(primarycoating)涂覆，该一次涂层又被二次涂层(secondary coating)包围,二次涂层一般与一次涂层接触,一次涂层和二次涂层形成涂层系统。例如，涂层系统是由直到250μπι直径的两种不同的UV固化丙烯酸盐材料制成的。提供以紧密方式包围涂层系统的缓冲层，即，基本上均匀地粘到光纤涂层系统。有利地，缓冲层是由热塑材料制成的，优选地是LSOH (低烟无卤)材料。缓冲层一般从有250 μ m涂层的光纤突出，这把外部直径增加直到600-1000 μ m,典型的值是800-900 μ m。根据另一种实施方式，光缆的光纤只由涂层系统涂覆而且具有大约250 μ m的外直径。图2的光缆例示了松套管缓冲结构，其中绞合的光纤插入到纵向延伸的管状外套14中，其中管状外套14由聚合物材料制成，例如热塑材料。在外套14中，绞合的光纤被加固件13 (例如，芳纶纱)包围。例如，光纤具有900 μ m的外直径，而外套14具有2-3mm的内直径和4-5mm的外直径。生产图2中所表示的光缆的一种途径是通过选择两条紧包缓冲光纤的给定跨距(span length)。每条光纤的跨距可以是例如15_20m，这对于生产用于室内FTTP应用的光缆(例如，分支光缆)是典型的。例如，包括根据本发明的两条光纤的光缆是如下生产的。两条缓冲光纤加载到对绞与合股模块上，该模块通常用于铜绞合线对线缆的生产。所述模块包括双放线装置、用于绞合线对形成的弓架及滚筒收线装置。放线装置与收线装置的组合绞合确定绞距。根据本发明的一种实施方式，对弯曲不敏感的光缆只包括一条光纤。图3是包括光纤18的光缆16的示意性表示，其中光纤18围绕沿纵向方向Z延伸的中心件19螺旋缠绕，其中方向Z基本上对应于光纤缠绕的轴，即，螺旋轴。光缆16具有光经总长度传播之后所测量到的测量截止波长。光纤18是单模光纤，其在于小于线缆的测量截止波长的预定测·试波长下对于绕不大于5_的弯曲半径缠绕一圈测量时具有不小于第一阈值的衰减，而且在于等于或大于线缆的测量截止波长的工作波长下对于绕7. 5mm、优选地是5mm的最小弯曲半径缠绕一圈测量时具有小于第二阈值的衰减。光纤18 (当处于未绞合状态时)具有大于1290nm的线缆截止波长，优选地是从1600nm到2000nm。在一种实施方式中，光纤18是“紧包缓冲的”，即，它包括由例如二氧化硅玻璃制成的光纤，其中光纤被涂层系统包围，而涂层系统又被缓冲层包围。光纤的外直径可以从例如600 μ m到1000 μ m变化。中心件19可以是例如外直径为I μ m的GRP (玻璃增强聚合物)杆。包括绞合光纤18的光缆16具有松套管缓冲结构，包括应用到绞合光纤上的诸如吸水丝的加固件15和管状外套17。应当理解，光缆中加固件15的存在是可选的。如果需要光缆减小的横截面尺寸，例如小于几_的直径，那么图3的实施方式会是有利的。在这种情况下，中心件19可以是相对小的直径，例如O. 5mm。优选地，包括在根据本发明的光缆中的至少一条光纤具有大到足以支持熔接和机械接合中操作的简易性和有限的插入损耗的MFD值。优选地，MFD的值是从8. 6 μ m到9. 5 μ m0图4是示出根据本发明一种实施方式的光缆20m长部分(LTQT=20m)衰减的实验测量结果的图，这是在从大约600nm到1650nm的波段内测量的。光缆具有图2中所示类型的配置而且绞合长度大约等于光缆长度。特别地，具有阶跃折射率分布的两条单模光纤以
9.9mm的绞距绞合到一起。每条光纤都是带缓冲的而且具有900 μ m的外直径。光缆绕3mm半径的心轴缠一圈。实心方块代表对具有直连光缆部署的光缆(但是在光缆的中间部分有3mm半径的缠绕)的测量结果，而空心方块代表在除光缆中间部分有3mm半径的一圈缠绕之外还有IOmm弯曲半径的10圈应用到光缆以便模拟有角度和拐角的部署路径的情况下对光缆的测量结果。粗实线画出了用于弯曲敏感性的选定阈值，该值设定成对应于示例性光学测试系统的O. IdB检测阈值。经20m长度传播之后的测量截止波长是大约1250nm。对于这两种光缆部署，图4的结果都显示，对于大于线缆截止波长(大约1250nm)且直到大约1650nm的波长，衰减都保持小于O. ldB。在小于1260nm的波长下，可以看到超过检测阈值的多个衰减峰值。特别地，在大约640nm、800nm、890nm和1150nm,存在显著的峰值。从图4两条实验曲线之间的比较可见，光谱衰减看起来不受IOmm弯曲半径圈存在的显著影响。如图4所示结果的光缆可以在与低于跨线缆长度测量到的线缆截止波长的波长窗口中的一个衰减峰值相对应的测试波长下进行探测。因此，在传输波段(1260-1650nm)中，甚至对小于目前常用国际标准中所指示的弯曲半径(3mm)，光缆也满足低弯曲损耗的要求。同时，光缆在传输波段之外的至少一个波长下而且尤其是在低于线缆测量截止波长的至少一个波长(在所述例子中是在多个波长)下呈现出弯曲损耗敏感性。如果不希望被任何理论束缚，那么总的来说，在成缆配置中，当光纤绞合在成缆配置中时，沿光纤传播的光基模的弯曲敏感性不会显著变化。但是，高阶模可以沿光纤传播而且它们的功率部分可能依赖于光缆中光纤的绞合。于是，高阶模的存在可能影响成缆配置中沿光纤传播的光的总光功率。本申请人已经指出，总的来说，在给定光纤的单模传输波段的情况下，当适当地设计光纤时，在小于单模窗口波长的波长下，高阶模可以占传输损耗的大部分。在较低波长的弯曲敏感性常常大部分是源自高阶传播模。图5是示出根据本发明另一种实施方式的光缆衰减的实验测量结果的图，这是针对不同的绞距P的值在从650nm到IOOOnm的波长窗口内测量的。即，绞距的值是7mm (空心方块)、8· 8mm (空心圆)、9· 8mm (空心三角形)和10. 2 (十字形)。测量是对具有8. 5m的线缆长度Ltct的光缆执行的，该光缆绕弯曲半径为5mm的心轴缠绕一圈。结果是相对于具有图3所示类型的光缆配置并且包括具有图I所示例子的折射率分布的光纤的光缆。在成缆配置中，光纤绕芳纶纱DTEX 2丝(B卩，中心件)绞合。对于7mm的绞距，经8. 5m的线缆长度传播之后测量到的线缆截止波长是大约1260nm。可以观察到，在图5中公布的实验中所考虑的绞距范围(7-10mm)内，绞距的变化没有显著影响所考虑波长区域内对弯曲的敏感性。特别地，对于650nm与900nm之间的波长，弯曲损耗不小于大约O. 4dB0在1550nm、1625nm、1650nm的波长下，由5mm的圈在所有样本中所使用的光纤上引起的测量衰减小于O. ldB。在有些优选实施方式中，光缆中所包括的至少一条光纤的绞距和绞合长度选择成，对等于或大于1260nm的波长在经光缆传播之后获得单模传输。图6是根据本发明一种实施方式的配线光缆的示意性立体图。可用于例如建筑物内部、升降装置和阻燃应用的配线光缆20包括一束22分支光缆25，其中该束的至少一条光缆，优选地是多条分支光缆中的每一条，具有线缆长度和在经该线缆长度传播之后的测量截止波长而且包括至少一条绞合的光纤23，该光纤当以不大于5mm的弯曲半径缠绕一圈时在小于测量截止波长的预定测试波长下具有不小于第一阈值的衰减，而且，当以等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈时在等于或大于测量截止波长的工作波长下测量时具有低于第二阈值的衰减。每条分支光缆都可以从配线光缆分出来并直接分支到各订户。相应地，可以获得从MDU或中央室到用户终端呈现低弯曲损耗和单模传输的接入配线网络。在图6中所例示的实施方式中，束22的分支光缆是图2中所例示的类型而且包括光纤23的绞合对，光纤可选地被加固件24包围。分支光缆束22被管状外护套21包围，其中外护套21是由例如耐火热塑材料制成的，例如LSOH材料。尽管在图6中没有示出，但是至少一个加强件可以嵌入到护套中并且沿光缆的长度放置，从而减小由于拉力对光纤造成·的机械应力。通常，加强件可以由玻璃增强聚合物(GRP)杆制成或者可以是芳纶杆。图7是用于例示根据本发明一种实施方式的光缆中OTDR测量技术的工作原理的示意图。作为采样装置60的光时域反射仪用于把探测光信号注入要监视的光缆65并且分析从光缆接收到的反向散射的和/或反射的光信号，总体上称为返回信号。光缆65具有线缆长度而且包括至少一条沿光缆纵向方向延伸的光纤。光缆的至少一条光纤在低于光缆的传输波段的波长的至少一个测试波长下呈现出不小于检测阈值的衰减。优选地，至少一条光纤对于沿线缆长度至少一部分延伸的绞合长度以绞距绕纵轴螺旋地绞合。例如，光缆65具有图2或图3中所示的配置。采样装置60包括至少一个光源61，该光源能够在与待测光缆中所包括的光纤的测试波长相对应的探测波长下生成探测光信号。由光源61生成的光信号引入到光耦合器63中，光稱合器63又把光信号引导到通过连接点66连接到光缆65的光纤的输入端的光纤尾纤64中。一般来说，用于测试的光信号是中心在预定波长的脉动信号，该预定波长选择成对应于光纤呈现弯曲敏感性的测试波长，而且该脉动信号具有通常可以按本身已知的方式根据某些设置参数调谐的给定脉冲宽度。探测光学脉冲沿光纤传播而且 被损耗发源的中心沿探测信号的光学路径反向散射和/或(菲涅耳)反射，例如接头、连接点及微弯和宏弯损耗。就象众所周知的，OTDR技术是一种允许扰动局部化的分布式感测技术。在有些OTDR测量方法中，测量从光纤端部或者从跨光纤的任何扰动检测到的信号与探测光学脉冲之间的时间延迟，而且，假定光纤纤芯中的折射率或者光传播的群速度是已知的，那么这个测量结果允许导出关于局部化的扰动的信息。对作为时间或光纤中位置的函数的返回功率的测量给出了关于衰减系数沿光纤的局部分布的信息。返回光信号在与探测光学脉冲相反的方向中行进并且引导回到采样装置60，例如，进入光耦合器63，光耦合器63连接到接收返回光的光接收器62。应当理解，采样装置可以包括分别用于发射和接收光信号的第一输出和第二输出。尽管图中没有示出，但是采样装置还可以包括传统的光学和/或电子设备和光-电转换器及电子电路和处理单元。由光接收器检测到的返回信号是以本身已知的方式处理的，而且可以导出沿光纤(线缆)长度的传输损耗分布。在一种示例性实施方式中，要监视的光缆包括其衰减在850nm的测试波长下不小于检测阈值的光纤，而且OTDR采样装置的光源是发射中心波长为850nm的光学脉冲的激光二极管，例如VSCEL 二极管。在有些实施方式中，采样装置具有一个可变波长的光源，即，能够生成不同波长的光信号，或者采样装置具有多个光源，每个光源能够生成一个测试波长的光信号。以这种方式，有可能监视包括具有预定但不同的测试波长的光纤的光缆，在测试波长下光纤对弯曲敏感。测量优选地是在铺设要测量的光缆之后执行的，从而检测部署好的光缆中有害弯曲的存在。根据本发明的一方面，提供了检测光缆故障铺设的方法，光缆在经线缆长度传播之后测量时呈现出测量截止波长。该方法包括提供用于传输光信号的光缆，该光缆包括至少一条光纤，所述光纤在小于测量截止波长的预定测试波长下具有不小于第一阈值的衰减而且在等于或大于测量截止波长的工作波长下测量时具有低于第二阈值的衰减；铺设光缆；及在预定测试波长下测量至少一条光纤中的衰减。根据有些优选实施方式，测量光缆中的传输损耗使用光时域反射仪而且包括把光时域反射仪光连接到至少一条光纤的输入端；把测试波长的探测光信号发射到输入端中，并且在发射测试光信号之后测量来自光纤的返回信号。从返回信号，确定在经线缆长度传播之后成缆配置中光纤的衰减。优选地，该方法包括提供用于传输光信号的光缆，所述光缆包括至少一条具有匹配包层类型分布的光纤，该光纤包括被包层区域包围的纤芯区域，纤芯区域具有外芯半径和最大相对折射率百分比。优选地，提供光缆包括通过选择在O. 5%至1%范围内的最大相对折射率百分比值和选择在4μπι至7μπι范围内的外芯半径值来选择测试波长。以下部分涉及，在包括光纤的光缆的截止波长内，光纤绞合可能具有的影响。关于彼此绞合光纤给两条光纤都赋予一个曲率，这是由曲率半径P来表征的，P由以下关系式给出
权利要求
1.一种用于检测呈现出在经线缆长度传播之后测量到的测量截止波长的光缆的故障铺设的方法，该方法包括提供用于传输光信号的光缆，该光缆包括至少一条单模光纤，所述光纤在于至少一个预定测试波长下绕等于或小于5mm的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有等于或大于第一阈值的衰减，并且在于等于或大于测量截止波长的工作波长下绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有小于第二阈值的衰减，其中测试波长小于测量截止波长；铺设光缆 '及在预定测试波长下测量至少一条光纤中的衰减。
2.如权利要求I所述的方法，其中，预定测试波长选择成等于或大于450nm并且小于 1260nmo
3.如权利要求I或2所述的方法，其中，至少一个工作波长包括在从1260nm至1675nm 的传输波长范围内。
4.如前面任何一项权利要求所述的方法，其中，测量光缆中的衰减使用光时域反射仪。
5.如权利要求4所述的方法，其中，测量光缆中的衰减包括把光时域反射仪光连接到至少一条光纤的输入端；把对应于测试波长的探测波长的探测光信号发射到至少一条光纤的输入端中；在发射探测光信号之后测量来自至少一条光纤的返回信号；及从所返回的信号确定经线缆长度传播之后在成缆配置中光纤的衰减。
6.如前面任何一项权利要求所述的方法，其中，至少一条光纤具有大于测量截止波长的线缆截止波长，并且对于沿线缆长度的至少一部分延伸的绞合长度以绞距绕纵轴螺旋绞合，以使得当至少一条光纤成缆时光缆的线缆截止波长等于测量截止波长。
7.一种用于传输光信号的光缆，该光缆具有线缆长度并且呈现出在经线缆长度传播之后测量到的测量截止波长，该光缆包括至少一条单模光纤，该光纤在于至少一个小于测量截止波长的预定测试波长下绕等于或小于5mm的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有等于或大于第一阈值的衰减，并且在于等于或大于测量截止波长的工作波长下绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有小于第二阈值的衰减。
8.如权利要求7所述的光缆，包括-至少一条如权利要求7所述的单模光纤用于测试 '及~专用于传输的至少一条对弯曲不敏感的单模光纤。
9.如权利要求7或8所述的光缆，其中，至少一条如权利要求7所述的单模光纤具有大于测量截止波长的线缆截止波长，并且对于沿线缆长度的至少一部分延伸的绞合长度以绞距绕纵轴螺旋绞合，使得当至少一条光纤成缆时光缆的线缆截止波长等于测量截止波长。
10.如权利要求7所述的光缆，其中，最小弯曲半径是7.5mm。
11.如权利要求7所述的光缆，其中，最小弯曲半径是5mm。
12.如权利要求7所述的光缆，其中，测量截止波长等于或者小于1260nm。
13.如权利要求12所述的光缆，其中，至少一个预定测试波长被选择成等于或大于 450nm 且小于 1260nm。
14.如权利要求7所述的光缆，其中，至少一条光纤的线缆截止波长等于或大于 1290nm。
15.如权利要求7所述的光缆，其中，至少一条光纤是匹配包层类型，而且包括被包层区域包围的纤芯区域，该纤芯区域具有外芯半径和最大相对折射率百分比。
16.如权利要求15所述的光缆，其中，外芯半径是从4μπι到7μπι，而最大相对折射率百分比是从O. 5%到1%。
17.如权利要求15或16所述的光缆，其中，所述至少一条光纤是阶跃折射率单模光纤。
18.如权利要求9所述的光缆，其中，绞距是从5mm到30mm。
全文摘要
描述了一种用于检测呈现出测量截止波长的光缆的故障铺设的方法。该方法包括提供用于传输光信号的光缆，该光缆包括至少一条单模光纤，所述光纤在于至少一个预定测试波长下绕等于或小于5mm的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有等于或大于第一阈值的衰减，并且在于等于或大于测量截止波长的工作波长下绕等于至少最小弯曲半径的弯曲半径缠绕一圈的情况下测量时具有小于第二阈值的衰减，其中测试波长小于测量截止波长；铺设光缆；及在预定测试波长下测量至少一条光纤中的衰减。还描述了呈现单模传输并且在经线缆长度传播之后在等于或大于测量截止波长的波长下对弯曲不敏感的光缆。优选地，测量截止波长是1260nm。所述光缆包括至少一条在不大于测量截止波长的预定测试波长下对弯曲敏感而且在大于测量截止波长的工作波长下对弯曲不敏感的光纤，其中光缆以单模方式运行。
文档编号G02B6/02GK102939522SQ201080067396
公开日2013年2月20日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者M·鲁奇尔, S·卡特兰, A·马切塔, A·科拉罗, V·卡罗纳 申请人:普睿司曼股份公司