引用本文:

吴椿烽,陈娅丽,陈京京,等. 基于六西格玛方法的G.657.B3光纤研发方案[J]. 光通信技术,2023,47(1):81-85.

基于六西格玛方法的G.657.B3光纤研发方案

吴椿烽,陈娅丽,陈京京,周建峰,徐功明,张烨锋

(中天科技精密材料有限公司,江苏 南通 226009)

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摘要:为了解决光通信领域中光纤产品在研发-生产阶段存在试验周期长、研发成本高和产品品质不稳定等问题,基于六西格玛质量管理方法,建立发明问题解决理论(TRIZ)-实验设计(DOE)-过程能力Cpk模型应用于抗弯曲光纤G.657.B3的研制,通过这一模型有利于开展高效的试验设计与试验成本控制,确定了G.657.B3光纤折射率剖面参数的最佳组合,并应用于批量化生产。实验结果表明:在1550 nm、1625 nm波长处,弯曲半径为5 mm且绕1圈时,光纤的宏弯典型损耗均值分别是0.063 dB、0.165 dB,光纤的宏弯性能优良。

关键词:光纤;G.657.B3;六西格玛方法;弯曲损耗;折射率剖面

中图分类号:TN929.1  文献标志码:文章编号:1002-5561(2023)01-0081-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.01.015

0 引言

    近年来,光纤宽带网络不断升级优化,性能更优、适应更苛刻环境的特种光纤逐步受到高度青睐。通信产业网分析报告指出:2024年,中国特种光纤市场规模将达到187.4亿元,年复合增长率为13.9%[1],拥有超强抗弯曲性能的G.657.B3光纤将在工业、海洋、航空航天和生物医学等光传输领域发挥着越来越重要的作用[2-4]。光纤预制棒制备是G.657.B3光纤最关键的工艺技术,其决定了光纤的光学性能。因此,通过对光纤预制棒的波导结构、掺杂参数等进行独特的设计,可以使光纤具备超小弯曲直径、狭窄空间或百圈级以上缠绕等应用条件下的专属特性[5-6]。

    G.657.B3光纤独特的抗弯曲性能,使其折射率剖面结构的复杂度远高于常规的G.652或G.657A1/A2光纤,制备工艺也更为复杂。研究人员往往需要开展大量的试验来摸索合适的剖面结构参数以满足实际生产要求,存在研发周期长、品质稳定性差等弊端。因此,如何开展高效的产品研发显得尤为重要。本文提出基于六西玛方法的G.657.B3光纤研发方案,将科学的质量统计学应用于G.657.B3光纤的研制工作中,确定最佳工艺参数,从而实现性能稳定的产品规模化生产。


3 结束语

    本文对光通信领域中如何缩短光纤研发周期、提升品质、降低成本等问题进行了研究,通过将六西格玛方法与光纤特点相结合,建立了TRIZ-DOE-Cpk的产品研发流程,并应用于抗弯曲G.657.B3光纤的研制中。基于这一研发模型,确定了光纤折射率剖面结构参数中影响宏弯性能的4个主要参数,分别是芯层相对折射率差、掺氟层相对折射率差、掺氟层厚度以及外包倍率,并进一步优选出了其最佳设计值。实验结果表明:在1550 nm、1625 nm波长处,弯曲半径为5 mm、绕1圈时的宏弯典型损耗均值分别是0.063 dB、0.165 dB,过程能力指数Cpk分别为1.28、1.21,达到了三西格玛水平,实现了良好的抗弯曲性能和品质稳定性,有效提升了企业产品品质和经济效益。