烧拉经验汇总.docx

1、烧拉经验汇总為何要選擇光纖的截止波長? 單模光纖和多模光纖兩者的耦合特性及損耗特性都不一樣 1310nm40nm及155040nm在光纖中傳輸,如果1310nm是呈現單模狀態,則1550肯定也是為單模 J(V)=2(n12-n22) 0.5/，因為1550波長較1310長。有些光纖保證1300nm是單模但它的截止波長可能在1300或1290nm。若截止波長在1290,而Coupler要求卻必須在1270nm(wide band)或1260nm(Bell core標準)下工作,但1260nm對該光纖而言卻己變成多模了。規一化頻率J (V) =2(n12-n22) 0.5/2.405時,才是單模。

2、過小時.J(V)會大於2.405，就會變成多模。所以同樣的同一光纖,如果頻率高了(波長會變小),第二個特性就出現了波長=波速/頻率 所以掃頻後會出現極怪異之波形,無法量測。尤其是做980.650NM更須注意。當然1310/1550不可能通過980nm之光波,因為那絕對是變成多模了,但是在1310下限時(1270左右),則容易被疏忽,而成為多模光纖.Pump Combine!光纖要求用980/1500,實際上要用960nm(截止波長) 。因為98020nm=960nm 截止波長要求在960nm以下。但太低也不行, 芯層會太細,太細做Coupler時,如要求低損耗時,難度會比較高。所以截止波長不能

3、太高,必須低於使用波長之下限才行。WDM要求兩fiber特性愈相同愈好。但如用一根舊fiber及一根新fiber,有可能因兩者不大相同,而使WDM特性異常。故做WDM時,兩fiber一定要用同一卷。Que: 如果一根光纖加熱至軟化後拉伸,形成光滑的錐形區,為什麼損耗仍然很小?什麼情況下,損耗會變大Ans: 光纖拉細後,光功率由芯層進入包層(因為直徑太細之故,芯層不見了,而包層變成了芯層),當碰到空氣後,因空氣折射率比較低, 所以空氣便變成了包層,而使光得以全反射而不會外洩。下列情況下,光損耗會變大(1) 拉錐區未擦拭乾淨,有灰塵(光碰到灰塵造成折射方向改變而洩漏) 。(2) 拉錐區有微彎,波導

4、不光滑,光就會跑掉。Que: 根據您的理解,說明光纖的彎曲損耗及在製造光耦合器時,應注意那些問題,即可避免彎曲損耗的來源。Ans : (1) 平台要保持乾淨(因為拉伸平台髒了,會造成alignment(調整.調校)不準) (2) loading 光纖時要拉直,無應力發生 (3) 不可燒到打結處(否則光纖會產生微彎) (4) 燒結錐形區要平坦一些 Pre-pull時.torch固定不掃瞄話,則fiber中間的縮短是一個指數型的函數(指數型的縮短),這會造成打絞後,兩fiber中間無法靠在一起,所以損耗就大。因此Pre-pull時.torch掃瞄,可使中間平坦 ,兩fiber打絞後可平貼緊靠,並減

5、少損耗 etching：把fiber核心表層腐蝕去除的一種方法,該做法使表層較平坦.均勻。pre-pull亦具有相 同的功能,其目的皆在使fiber之傳輸常數改變 fiber拉伸長度愈長,則PDL會愈差。(fiber融得愈少.PDL會愈好) WBC 燒結說明. torch外徑=12mm.內徑=10mm 氫氣流量小,則損耗較大,氫氣流量較大,則PDL會太大 torch Z 軸零點在上方。X軸零點在右側。Y軸零點在靠近機台內側 兩個拉伸平台中間間隔為37-38mm (初始位置) 氫氣流量：150-165 SCCM (Standard C.C Minute) 拉伸速度調在6070 mm/sec 。(

6、單邊移動距離) (雙邊加總後之每秒移動距離為120140m=0.120.14mm) coupler機台燒拉時,僅監控一個波長 Stop Line 值可影響CR值(若CR值過高,將Stop Line值往下調,若CR值過低,則將Stop Line值往上調高 上課內容 做Standard Coupler和WDM需要兩根光纖傳輸常數 () 愈相同(是愈接近).分光比變化愈快拉伸時,光分比可從100變化到0再變化到100,可以升得比較高,如下圖。如果兩根光纖值不一致,則其分光比到九十九便會掉下來,即下不到零點,上不到九十九此即點有點像寬帶的特性。(即分光比)會呈現週期性變化,且達不到所要之100%或0%

7、。 CR100% 0% 寬帶和WDM剛好完全相反,它是兩個趨勢,用同一種原理,反過來做 Standard Coupler通常Coupler Ratio隨波長變化每10個nm ,變化百分之二。即1310nm時.為50/50,到1550nm時,大概變化為98% (1550-1310=240nm/10=24*2%=48%) 50+48%=98% (當然分光比隨波長變化不是完全如此,它到一了定程度以後,其變化就變平了) 如果Coupler依此變化,則變化就太大了,使用時也就很難應用了 故做Coupler時,分光比隨波長變化愈小愈好(即在任一波長情況下,其分光比皆相同),此為做Coupler之要求,WD

8、M則相反 WDM希望波長變化時,分光比變得很陡,希望它百分之百就百分之百,希望它百分之零就百分之零,希 望它的分光比變化,根據我的要求變得比較陡。同一個工藝,同一設備,不同做法,來造成它的分光比變 化, 能符合我們的要求,即：一個向不變的方向跑,一個向快速的方向跑 (WDM). 欲使其向.快變的方向跑 ,則：(1) 令此二根光纖愈相(同)近愈好 (2) 拉伸長度愈長.則變化愈快 做WDM時.多拉幾個週期,當它們上到百分之九十時.不要停,繼續拉下去.再得到零.再拉上去.你得到 4個週期.停下來時為零. 如果說讓它兩根光纖傳輸參數不一樣,那它1310波長上去.1550波長上不去,到這個停下來.13

9、10是50. 1550也是50,這就是寬帶了 Fusion技術的好處,在於設定參數做些修改,便可做出所需之Coupler及WDM了 寬帶有兩種做法：一種是Atching另一種為Pre-pull (Atching：將光纖變細,再與另一根未Atching 者重新組合,形成另一種波導(wave guide),即藉由改變 其,使分光比變化變小. Pre-pull會造成fiber形成指數形的衰減。最後光纖的直徑太小及其平坦度,決定分光比平坦度的多少. touch大小,流量多寡.拉伸速度快慢. Pre-pull Scanning 長短會如何影響分光比的平坦度,皆須注意怎 麼有利於最後減小的值徑,就怎麼樣決

10、定它的平坦度。.比如減小直徑到90m.其可能對1310.1550 50/50 寬帶特性很好,假如減小到85m,也就是OVER Prepull,對50的分光比來說,是Fail.但對40或35的分光比正好。若為95m.則意謂Prepull不夠 ,則在1310分光比可能是50,對1550分光比而言 做Single Window的寬帶要比做Dual Window 的寬帶要Pre-pull多一點,原因是Dual Window要兼顧 兩個通道,1310是50,1550也是50,其分光比的變化規律隨波長變化的規律像一個拋物線,比如說:分光 比要求50:50,它實際的曲線(分光比隨波長的曲線)是如下圖的一種規

11、律,是一種拋物線。50% 1310 1550 拋物線有一個頂點,而我們當然會要求1310和1550大家得到相同的分光比最為理想。換句話說,拋 物線的頂點很可能在1400左右,使兩邊呈現對稱,則落在兩邊的波長必為對稱的,在1310和1550的 中間,此時.兩邊的分光比相同;如中間偏了.如下圖.1550分光比便低下去了,1310高出來了,如中心往 右移,1310就變低了,此時1550(在雙通道寬帶而言)就不合格了 中心點左移 中心點右移 CR 50 1310 1550. 檢查平坦性有兩個,凡是寬帶,它波長和分光比變化規律,就是一種拋物線,故其平坦性決定於: (1) 拋物線的頂點是否在1400nm(

12、實際為1430nm)? (2) 拋物線張口的大小。(張口大小,會影響實 際分光比,如下圖所示) 假設同樣自頂點衰減一個dB,如果交光纖愈寬則表示平坦度愈好，張口大小不一,同時會造成中間帶寬變化很大 張口過大 CR 1dB 50% 交光纖 張口過小 1310 1550 做雙通道寬帶須抓住兩個要素： (1) 讓拋物線的頂點盡量在兩個波長之中心,愈靠近中間愈好 (2) 兩個張角曲率不要太大.(張角大小受到Prepull長短,氫氣流量等影響,相對而言Prepull愈長.則 張口愈大。同時torch影響也很大,尤其在製作WDM時,情況更明顯)WDM對波長敏感度較強 Single Window只要在所希望

13、的Channel周圍特別平坦即可,無須兼顧兩個通道。例如在1310平坦 即可,1550則無所謂,又或在1550平坦,1310則無所謂。且希望在131040nm裡面,比雙通帶還要平 坦許多。(否則,只要雙通道就好,何須單通道).如何得到一個好的平坦度(在單通道裡):將拋物線的頂點移到所要的中心值(如1310或1550),這樣 做出來的平坦度最好 CR DWC之頂點 + 對單通道而言,其平坦度較佳 50% - 1310 1550 對雙通道而言,其在CR為50時,是經過了- +兩個值的關係,所以相對單通道而言其平坦度較差 對DWC而言,其拋物線在(131040nm或155040nm時)近似一個斜線,

14、故斜率大.也就是變化率大 平坦度較差。對WBC而言,為一個小拋物線.故其斜率小.也就是變化率小.相對平坦度較好(如上圖所示). DWC之平坦度幾乎為WBC之2倍. 平坦度就是最大減最小值. 最合算的單通道寬帶(SBC).其分光比略為超過50%,包括將頂點移到那一點.且略為超過50%,如此最 小分光比一定比50%小一些。此時Max I.L最小。如果頂點正好為50.則其Max I.L會變得大一些 ,如果頂點再降到49時,則Max I.L勢必變得更大一些,故相對於頂點略大於50時而言,損耗較大較不 划算。Max IL Max IL Max IL 最合算之SBC為分光比略超過百分之五十,但Prepul

15、l要稍長一些。其成功率要比DWC 要高.(因DWC必須兼顧兩個通道). Bell core 標準Windowband為50nm。但max loss和Uniformity稍微鬆寬些。(max loss容易滿足). WBC 實際上40nm已夠用了。40nm的平坦性比50nm的平坦性要好許多 SWC具體作法：1. Pre pull長度(與機器設定條件有極大影響) 50/50 WBC Pre pull長度一般為1.2mm左右 50/50 DWBC Pre pull長度一般為1.20.1mm左右 Torch 掃描約56mm左右。 Torch不動情況下.原體積(斜線部份) = L1r12 拉伸後體積(斜線

16、部份) = L2r22 拉伸後體積不變 r2比r1細 Torch 掃描情況下,拉的長度一樣,則拉伸後之直徑要比Torch不動的條件下大 torch掃瞄長一點,相對Pre pull長度也要長一些。但光纖平坦度相對地也會好一點。(火炬退出後 (Pre pull後)再推出燒結時,同樣要燒在原先有Pre pull之位置,所以在打絞時,不要動到(移動)原先有 Pre pull的光纖位置,否則特性就會變差)2. 相對而言分光比小的WBC要比分光比大的Pre pull長一些。(Scan長度.流量大小都有關係) Single Window 要比Dual Window長一點 分光比 Prepull長度 50/5

17、0 1.25 40% 1.351.4 30% 1.41.55 20% 1.551.8 10% 1.82.1 5% 2.12.5 1% 2.53mmDual Window Prepull參考長度,SBC則再加大一些即可 實際作業時Prepull一個長度,並將stop line調得很高使其達不到.如此可得到不同長Prepull長度 ,會有不同掉下來的點,再依不同需求分光比,來設定不同的Prepull長度。若掉下點為5355%,則 可做50%正好,若為43則做40%.若為1.21.3則做1%剛好 依上述方式try,如發現over prepull,則減小一些,如prepull不夠,則增加prepull

18、 分光比愈小,則須prepull愈長,相對會造成損耗較大,故可以加大總拉伸長度,使其fiber平坦一點。 (一般可加大至14.515mm) torch流量為165 SCCM,如PDL夠了,流量儘量調小一點,如PDL不夠,則流量再加大一些 基本上流量大小及拉伸長度可以固定不變,只要去調torch高低及prepull長度即可,(拉伸長度過 長.則torch調高些.拉伸長度過短.則torch調低一些)有時也會調分光比設定.但分光比設定(stop line) 一般也調得少。 分光比的設定：(可適當修正) 一般机台： CRS=(90 - 95%)CR0 旋转机台： CRS=(90 - 100%)CR0

19、CRS：設定值； CR0：目標值 EX：CR0= 50% CRS=4546.5 CR0= 10% CRS=9.59.5 CR0= 1% CRS=0.90.95 CRS與CR0差距愈小愈好 DWC分光比變化之規律：(1) 1310分光比開始耦合後,慢慢地升到百分之50 (假設分光比為50%)(2) 1550會先耦合.(因為其光放大,波導長)故會先耦合,當它達到50分光比後.又會掉下一些 ,有這樣的規律 CR 1310 1550 mm 由上圖可知,分光比隨波長變化很大,且拉得愈長,分光比變化愈大.光纖拉得過細,會造成CR會衝不上去(over Pre pull) Pre pull 長短與分光比有絕對

20、的關係 PDL 0.1dB 是一般合理的損失(拉伸時則再縮到0.06 dB左右,以防封裝後損失變大 寬帶EL0.2 dB 平坦度愈高,則接近設定值時,分光比會變慢 1310nm 1.5% , 1550nm 2%,則一定可滿足,雙帶寬CR之要求。(EL0.2dB即可). 若(1)1310nm 1.5% . 15502% .但(2) EL0.25 dB,則尚可接受。同上,若CR偏大,但EL極小.則屬 模糊帶.可能Pass或fail,但可撥到A或B級. 1310 SWBC：由1310nm監控,EL53%.則當 Standard賣.1550nm在5052%,則可當DWC 做1310nmSBC時,如15

21、50nm上升得太高.則須加長Pre Pull 1310 1550 1550 SWBC：由1550nm來做監控,且EL須0.2 dB, CR：1550 1.5%。Pre-pull愈長,則1550 CR值 愈難達到,但相對地,當它達到時,1310亦已達到了。若1550 1.5%內,而1310必須分佈在3048%之 間,且希望1310(CR值)愈高愈好。若1310落在3035%之間,則可當B grade賣;如果1310低於30% 以下,則可當成Standard來賣。 Wideband： 1. 允許光源波長有較大範圍之誤差,因為光源製作時(含經過放大器後之改變),波長有一 定之誤差,且當誤差超過Sta

22、ndard (10nm),則將無法操作,故WBC因應而生) 2. 分光比穩定(不受10nm/ 2% CR改變之條件限制);操作在不同波長之光源下,其CR 值仍固定不變 實施Pre Pull Front VAC不要打開,而在Pre Pull後,EL損失須小於-0.01dB Pre Pull,第二根fiber剝線長須等於第一根fiber剝線長再加Pre Pull,長度。(如第二跟為25mm,則第一 根剝線長=25mm- Pre Pull長) 打絞時嚴禁第一根位置被移動,因會影響Pre-pull之位置,且打絞之要求比Standard Coupler更嚴格 . 平坦度:決定於Pre Pull若Stan

23、dard CR=29%時,則WBC只要30%一般即可。 9. 拉伸速度怎樣設定?對耦合器性能有什麼影響? Ans: 一般而言,速度設在單邊移動距離為6070m/秒（17002000）為宜,而且須跟torch流量搭配。(拉伸速度太快,會造成光纖容易斷,PDL特性較差;速度太慢,則造成光纖下垂,彎曲變形。)所以齒輪比 1：10者設在600 700之間,1：30者設在1800 2100間,而1：30之機器相對1：10來說, 穩定程度會較好,拉伸較平穩,而不會抖動。(因為馬達轉動較連續,平滑而順暢)10. 如何確定火炬中心位置?怎麼調整? Ans: (1) torch 拆下裝回時,勿轉太緊,因陶瓷易碎

24、且脆弱 (2) torch 垂直度絕對不可偏斜,否則會嚴重影響燒結結果 (3)可藉由脈波數與前進距離,來換算每一個脈波數的前進距離 (4)借助于目视，调节好前后位置，用游标卡尺调节好左右位置，高度则由调节参数时来调节。11. 做寬帶耦合器時,如果分光比達不到設定值就向下掉,怎樣調整Pre-Pull長度 Ans: 此為over Pre-Pull ,也就是說Pre-Pull太長了。反過來說,如果曲線很陡,一下子上升到Pre-Pull太短了,須再加長一些12. (1) 如果發現1310nm分光比偏低,而1550nm分光比偏高,應如何調整? (2) 如果發現分光比在1310nm過高,而在1550nm過

25、低,怎麼調整? Ans : (1) 將Stop Line調高一點。如果仍然達不到,則須再增加一點Pre Pull (必要時Stop Line 須再略微調高 (2) 將Stop Line調低一點,或者減少一些Pre Pull 詳細說明: 1310拉伸時,分光比總是往上升的,而1550則是超過一點再往下降,所以假如1310分光比還很低, 而1550分光比還很高,那麼可以將1310 Stop Line再設高一點 (因為是由1310監控,故須調1310之 Stop Line) 。設高一點,則表示晚一點停,使1310CR可以繼續往上升,而1550則由最高點.等一等 再往下掉回一點,以使大家都獲得相同之分

26、光比。否則若1310仍為48,而1550升到55,此時有可 能須再增加一點Pre Pull及升高一點Coupling Ratio,這樣就可以保持平衡了 寬帶耦合器的製作重點：如果分光比設定正確了,只要改變torch高低,即可調整拉伸長度。(分光 比最好僅作小範圍調整,不要調太多) 。主要的關鍵還是在Pre Pull13. 打絞時,如果你的動作使打絞處向左偏.怎麼辦?Ans torch 向左調一點即可 Lightel WDM 講解課程1310 / 1550 WDM目前需求量較小,拉伸長度20mm左右980 / 1550 WDM 用量較大 (光放大器用) 拉伸長度 12mm左右1480 / 155

27、0 WDM 用量較大 (光放大器用) 拉伸長度 25mm以上 1310 / 1550WDM 1. 製造方法1 1 fiber 準備,剝線長度.termination及外封裝同一般 CouplerCoupler拉伸長度: 1820mmH2 流量: 190200SCCM (注意須配合拉伸長度,如拉伸速度過慢,可能使融熔之光纖下垂,而使損失變大)拉伸週期設定: N=4 (由1310監控時) N=5(由1550監控時)分光比設定: CRS : 20 - 30% (N=4時) CRS: 60 70%(N=5時)( CRS:意即Stop Line 設定在20 30%或60 70%)Stop delay :

28、 0.81 Sec拉伸速度:1500? (Pulse) 實際設為1800為佳使用光纖: SMF28基板 46mm (勉強可用) 50mm(較剛好)1.2 包裝 : 玻璃管長度 : 46mm 熱縮長度 : 50mm 不銹鋼長度 : 60mm E-Tek 內封裝未使用熱熔管,僅使用UV膠密封而已2 WDM 的光學要求及工藝調整 P grade A grade2.1 Insertion Loss (在一定的帶寬範圍內) 0.3dB 0.5dB2.2 Isolation (在一定的帶寬範圍內) 17dB 15 dB2.3 帶寬 1310 / 1550 15nm (亦有20nm者) 15nm 15nm2

29、.4 PDL (測P1須用1310nm光源,P2用1550nm)2.5 Return Loss (如測P1則加1550nm光源,如測P2則加1310nm光源)3. Insertion Loss and Isolation 與帶寬有一定之關係存在。帶寬愈寬相對而言.Isolation會愈小 1+2 1 99% P1 1310 2 1% P2 1550 在上圖中,希望1由P1走愈多愈好,而由P2走愈少愈好 在上圖中,希望2由P2走愈多愈好,而由P1走愈少愈好4. Isolation 即指將1及2信號分得愈開(清楚)愈好,否則兩波長相互干擾5. 1310 / 1550 WDM之分光比,在1310為0

30、%時,1550正好為100%6. 一般主路通1310的光,副路通1550的光7. 1310之IL = Excess Loss + (10 log （P1+P2) / P2) =EL+(-10log P2 /（ P1+P2）) 如果Isolation 為20dB,則表示分光比跑掉1%.Loss為0.047 如果Isolation 為17dB,則表示分光比跑掉2%.Loss為0.09 當Isolation 為20 dB 時亦即分光為即跑掉1% (Loss約為0.047or 0.05 dB) 通過99%之1310 通過1%之1310 (Loss 0.047dB)當Isolation 為17 dB時, 亦即分光為即跑掉2%(Loss約為0.09 dB) 通過98%之1310 通過2%之1310 (Loss約0.09dB) 理論上而言,如果滿足Isolation 17 dB之要求,分光損耗為0.09 dB,則EL須0.2 dB (因為IL要 求0.3 dB)