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出口

标记档案:光纤

  1. 制作方法:光纤电缆

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    我们邀请您参观我们的制造工厂 美国佐治亚州卡罗尔顿.查看高度自动化的 OFS 制造过程,该过程为电信应用生产各种光纤产品。松套管、微型电缆、扁平带状、ADSS、超高密度可卷带状电缆和室内电缆都在这里制造。

    OFS光纤

    Carrollton 设施是垂直整合的,每天从大约一小时路程外的 OFS Norcross 设施提供光纤。

    质量

    该设施已注册符合 ISO 9001、ISO 14000 和 TL 9000 标准。可追溯性贯穿过程的每一步,并最终追溯到传入的光纤。该设施还拥有一个功能齐全的产品认证实验室和电缆安装测试轨道。

    OFS 使用 200 和 250 微米纤维

    OFS 在卡罗尔顿工厂制造几种不同的纤维结构, 包括松套管, 扁平色带和 可卷色带 结构。这些结构用于不同的电缆类型和应用。

    统计过程控制技术

    制造过程中的每个阶段都受到适当的尺寸目标和公差的高度控制。

    彩色油墨应用于纤维

    行业标准颜色代码用于在光纤的整个生命周期内提供清晰的标识。将彩色墨水涂到指定的厚度、固化并重新卷轴以用于该过程的下一步。

    缓冲管制造工艺

    为了制造松套管,纤维或带子从它们的线轴上松开,并在它们周围挤出缓冲管。 Carrollton 工厂生产不同材料(包括聚丙烯和 PBT)的无凝胶和填充凝胶的缓冲管。不同尺寸的缓冲管用于不同的产品类型。用于外部工厂应用的缓冲管包括浸渍有高吸水性聚合物或凝胶的阻水材料。

    碳带制造过程

    将基质材料应用于纤维以将它们粘合在一起,以便它们可以拼接成一组。 12 和 24 光纤扁平带是最常见的。光纤颜色代码对齐和几何规格非常重要,因此可以在现场拼接和连接色带。

    可卷曲色带

    可卷曲带仅部分粘合在一起,使它们能够卷成圆柱形包装。可卷曲带仅部分粘合在一起,使它们能够卷成圆柱形包装。由于圆形比矩形更节省空间,因此可卷曲带状电缆可以容纳的光纤是同等尺寸的扁平带状电缆的两倍。由于这些光纤是部分粘合的,它们可以很容易地拼接为单根光纤或带状光纤,从而为网络运营商提供更大的部署灵活性。

    布线

    OFS 制造两种主要类型的电缆——绞合电缆和中心管电缆。

    绞合电缆

    绞合光缆是通过围绕中心构件绞合纤维管、扁平带或可卷曲带制成的。绞合电缆通常用于需要频繁接入光纤的应用中。

    中心管电缆

    中心管光缆是通过围绕纤维结构挤压中心管而制成的。中心管光缆可以提供更高的光纤密度。  

    力量

    强度构件,包括玻璃纤维和芳纶纱线,用于限制在电缆上施加张力时电缆和纤维上的应变。

    阻水材料

    添加纱线和胶带以在电缆芯外提供防水功能。

    盔甲

    对于直埋电缆,可以添加一层或多层钢铠装层以提供抗啮齿动物和调节能力。

    外套

    不同版本的聚乙烯用于大多数外部设备电缆。对于内部工厂或室内/室外电缆,选择的材料具有适当的阻燃性和防烟性。

    信息印刷

    打印电缆类型、制造日期、长度和唯一序列号,以便在整个制造过程中实现可追溯性。

    最终测试

    制造完成后,成品电缆将接受长度和光学特性的最终测试。

    船运

    然后将电缆包装好装运并装上卡车到达最终目的地。

  2. 如何说“纤维极客”|第 5 条:截止波长(COW)

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    欢迎回来,纤维极客! 

    The 第一条 本系列文章的重点是光纤中带宽需求和衰减的增长。 第二条 集中讨论当今光纤中存在的几种色散类型,紧随其后的是 第三条 – 纤维强度和可靠性。 第四条 特色单模光纤几何结构,现在是 OFS 的最新版本——第 5 条,涉及“截止波长”(COW)。这篇最新文章将帮助用户了解“截止波长”是什么,它为什么重要以及它是如何测量的。 

    截止波长的重要性回归 

    参加光纤课程介绍,您将了解衰减、色散、光纤几何形状,也许还包括光纤强度。然而,隐藏在光纤规格细节中的是一个称为截止波长的参数。虽然光纤制造商和一些光纤用户知道截止波长,但它并不是一个著名的参数。用户仍然主要关注衰减,可能是色散,作为关键的传播特性。 

    由于 1310 nm 以下相对较新的工作波长要求,一些精明的最终用户正在重新审视截止波长规格。相对较新的无源光网络 (PON) 协议正在研究低至 1270 nm 的波长,就光谱而言,这与历史上的电缆截止波长规范 λcc, 1260 nm 相距甚远。 

    不同的光纤在当今的网络中执行不同的工作。一些光纤对弯曲不敏感。一些光纤可提供更多功率以提高超高速下的信噪比。截止波长对于这些光纤的性能很重要,但这些光纤可能需要与“标准”G.652 型光纤在测量方法上有所不同。我们将在本文后面讨论测量方法。

     什么是截止波长?

     在光纤中可能存在多种不同的光“模式”。模式是不同类型的光波,它们可以各自携带从光纤的输入到输出的不同部分的光。 

    根据定义,多模光纤可以携带多种光模式(数百种),但在单模光纤中,只能携带一种模式。 

    光纤处于从单模到多模转变的临界点的波长称为截止波长。通常,对于比截止波长 (COW) 更长的波长,光纤被认为是单模光纤,而对于较短的波长,光纤被认为是多模光纤。在现实生活中,从单模传输到多模传输的转变不会在孤立的波长处突然发生——而是在一定波长范围内相对平稳地发生。规格上的单波长数是一种简化。 

    使光纤单模最常见的方法是减小其纤芯尺寸(直径),但纤芯和光纤包层的折射率之间的对比度也很重要。这两个属性决定了“有效纤芯尺寸”,它决定了光纤在给定波长下是否为单模。

    它为什么如此重要? 

    单模光纤的整个想法是将其他模式排除在光传输之外。原因是多模光纤仅用于短距离传输:通过光纤传输的不同模式采用不同的路径。 

    注入多模光纤的光脉冲将通过不同的模式传输,在传播时间略有不同后到达光纤末端。一旦模式在光纤输出端重新组合,输入脉冲的形状就会失真(模糊)。这种对脉冲的失真效应称为模式色散,会影响多模光纤的带宽 (MHz-km)。单模光纤没有模态色散,因此在显着更长的距离上具有更高的带宽。 

    随着下一代 PON 系统开始在短于 1310 nm 的波长下运行,截止波长的概念重新受到关注。这将在本文后面更深入地讨论。 

    “拜托,我的单模光纤中只有一种灯光模式!” 

    用于在单模光纤中传输的光模式称为基模(也称为 LP01)。所有其他模式都称为高阶模式,其中最重要的是次级模式(LP11). 

    有人可能会问:“这些高阶模式从何而来?” 

    这些模式可以在光纤之间的接头和连接处产生。拼接/连接损耗越高,生成的高阶模式 (HOM) 就越强大。 

    HOM 也被称为“泄漏模式”,因为它们仅松散地绑定到光纤纤芯上,并且在传播相对较短的距离后往往会泄漏到光纤之外 - 对于比截止波长长的波长。距离越长,泄漏的模式就越多。 

    截止波长定义为高阶模式的功率水平相对于基模的水平降低了 19.3 dB 时的波长(严格来说,这仅适用于二阶模式)。 

    模态噪声问题 

    我们是否需要担心当今系统中的模态噪声?不想引起不必要的担忧,我们想强调可能出现模态噪声并出现问题的可能情况。 

    如前所述,接头或连接器会导致基模中的一些光耦合到更高阶的模式中。同样,来自高阶光模式的光可以通过类似的接头或连接器向下耦合到基本模式。 

    可能会出现两个接头或连接器彼此靠近的情况。如果它们太近,或者如果截止波长太高,则在第一个接头/连接器处生成的部分 HOM 可能会向下耦合回第二个接头/连接器处的基本模式,并与来自初始的光混合基本模式。

    这可能会导致问题,因为光信号在高阶模式中的传播时间通常可能与在基本模式中不同——因此当混合在一起时,这两个信号可能有些异相。由于极化和其他影响,这种相位差可能会因温度变化和应力而发生变化,这会导致一种称为模态噪声的噪声。 

    为了产生显着的模态噪声,必须存在两个连接损耗大的接头(一个是不够的)。此外,两个接头必须间隔得非常近,以确保高阶模式在到达第二个接头之前不会从光纤中泄漏出来。最后,所使用的激光器必须表现出一定程度的模式划分。 

    为什么有不同类型的截止波长? 

    光纤的截止波长取决于光纤的长度,光纤越长,截止波长越低。因此,定义了 3 种类型的截止波长以匹配不同的应用: 

    • 电缆截止波长 (λcc): 很容易将这个术语误认为是“Cabled COW”——但原则上,光纤是否成缆并不重要。使用此参数的最初目的是模拟两个间隔很近的电缆接头的情况,例如在维修情况下。 20 米的熔接距离被认为是相关的最小值——为了模拟在熔接盒中部署的光纤,在测量设置的每一端增加了 1 米的光纤长度,包括一个 80 毫米的环路。实际测量的光纤全长为 22 米。 
    • 跳线截止波长 (λcj): 顾名思义,它模拟跳线。它是在 2 米长的光纤上测量的,其中一个缠绕的直径可以自由定义——在美国通常为 152 毫米。 
    • 光纤截止波长 (λcf): 顾名思义,它模拟仅以大直径弯曲的纤维。原则上,它是在一根 2 米长、一根直径为 280 毫米的光纤上测量的,但正如后面解释的那样,在测量过程中必须特别小心——尤其是对弯曲不敏感的光纤。 

    因为电缆 COW 是在 22 m 光纤样品上测量的,而光纤 COW 是在 2 m 光纤上测量的,所以光纤 COW 通常高于电缆 COW。 

    通常可以在电缆 COW 和光纤 COW 之间找到良好的统计相关性。由于测量光纤 COW 时只需要 2 米的光纤,因此测量光纤 COW 比需要 22 米的电缆 COW 更容易。由于相关性,光纤 COW 测量通常足以确保电缆 COW 在限制范围内。 

    此外,由于电缆护套内光纤的宏观或微弯曲,成缆光纤通常具有剥离高阶模式的效果。在这种影响显着的情况下,在成缆光纤上测得的电缆 COW 可能低于在非成缆光纤上测得的电缆 COW(当然也低于光纤 COW)。 

    这取决于光纤类型和设计,但阶跃折射率光纤的一个现实示例是 1350 nm 的光纤截止可能具有 1260 nm 的相应电缆 COW。

    为什么在 IEC 和 ITU-T 建议中将电缆截止波长指定为 1260 nm? 

    最初单模光纤旨在用于 1310 nm 操作,并且激光器的制造可变性相当大,因此作为“1310 nm 激光器”出售的激光器实际上可以发射与 1310 nm 不同波长的光。因此,为了创建特定的“保护带”,最大电缆 COW 被定义为 1260 nm。 

    今天,激光波长可能受到更严格的控制和极其准确,但这些激光也可能比不太准确的激光更昂贵。此外,一些 FTTH/PON 传输格式(尤其是 XGS-PON 等较新的格式)使用接近 1260 nm 的波长。因此,今天的 1260 nm COW 具有新的意义。 

    弯曲不敏感纤维——以及测量其衰减的问题 

    这似乎是一个与截止波长完全不同的主题——但测量问题非常相似,可能根本不明显。 

    为了确定截止波长,比较了光纤输出功率的两个测量值: 

    A. 权力 基本模式(LP01) 只要 

    B. 权力 基本模式(LP01) 和高阶模式 (这实际上意味着二阶模式:LP11

    “B”只是光纤输出的简单测量值——包括所有模式。但是为了测量“A”,我们需要一个过滤器来去除高阶模式。它们是松散绑定模式,在标准 G.652 光纤中,它们往往会相对较快地从光纤中泄漏——尤其是当光纤弯曲成小直径环路时。 2 米 G.652 光纤中的两个 80 毫米环路 - 可能还增加了 25 毫米环路 - 可以解决问题,因此这通常用作 HOM 滤波器。 

    使用削减方法测量衰减 

    在测量弯曲不敏感光纤(包括一些先进的大面积 G.654 光纤)的衰减时,可能会使用不同的方法。削减测量方法通常被认为是参考方法。光被注入被测光纤 (FUT) 中,目的是测量注入光纤的功率(在光纤的开头),并将其与光纤末端的测量功率进行比较。将两者相减,即可得出光纤衰减——将其除以光纤长度,即可得出以 dB/km 为单位的衰减。 

    为了确定准确的输入功率电平,通常在距离 FUT 的实际输入端一小段距离处切割光纤,然后测量输入功率电平。 

    在被测光纤的输入端避免高阶模式总是很重要的,因为它们会在相对较短的距离内从 FUT 泄漏,并在 FUT 的输出端丢失。 HOM 就像幽灵——出现在 FUT 的输入端,然后沿着光纤长度消失。有了这些,人们往往会在光纤输入端测量“太高”的功率电平——结果计算出的光纤衰减就会太高。这种增加的衰减在更短的波长处趋于更明显。 

    以前,此类衰减测量主要在标准 G.652 光纤上进行,这很容易。您可以抓住 G.652 FUT 的前 2 米,在光纤的前 2 米内直接在光纤本身上制作所需的 2 或 3 个环路,这将为您提供 HOM 滤波器并摆脱高阶模式。然后,衰减测量的切入点可以位于 FUT 的前 2 米之后,因此每次测量只会浪费 2 到 3 米的光纤。 

    但是在弯曲不敏感的光纤上,摆脱高阶模式并不那么容易。这些光纤倾向于更好地限制光在光纤弯曲期间泄漏。不幸的是,对于高阶光模式也是如此——我们在测量光纤时想要摆脱的那些模式。 

    但是,仍然可以使用带有两个 80 毫米和一个 25 毫米环路的 2 米 G.652 标准光纤。它可以与被测光纤熔接,如果获得了良好的熔接,在该熔接点可能只会产生微不足道的高阶模式——如果熔接点也用作切回点,则确保良好的测量。 

    另一种可能性是使用 FUT 的前 22 米,包括推荐用于测量截止波长的两个 80 毫米环路。由于这是 COW 测量的推荐测试设置,您知道在 22 米之后,在 FUT 的 COW 或更长波长处,HOM 水平非常低。可以选择切回点刚好在 FUT 的前 22 米之后,但如果需要非常高精度的测量,或者如果 FUT 相对较短,则可能需要超过 22 米。 

    在 OTDR 测量中,由 HOM 引起的问题通常是隐藏的。这样做的原因是 OTDR 通常会有一个“死区”,在此期间 OTDR 的光检测器正在恢复,因此无法检测到传入的光信号。这可能覆盖大约 500 米,在此期间,HOM 早已从光纤中泄漏出来。

  3. 如何说“纤维极客”|第 2 条:分散

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    欢迎回来,纤维极客! 

    作为快速复习,本系列的第 1 篇文章重点关注带宽需求的增长。我们还研究了光纤外部因素引起的光纤衰减,例如弯曲,并内置衰减机制,即散射和吸收。 

    在第二篇文章中,我们将重点介绍光纤中存在的几种色散类型。 

    分散——是什么? 

    许多(但不是全部)通过光纤网络传输的流量都采用激光脉冲的形式。这种脉冲是通过打开和关闭激光来产生的,从而产生光脉冲,其中“无光”代表数字“0”——而“全光”代表数字“1”。因此,数字信息是以代码传输的一系列“无光”和“全光”,光纤另一端的接收器可以理解并转换为数字电信号。 

    说明这样的信号将是一系列方波脉冲,如图 1 所示。 

    每当这样的信号受到色散的影响时,方波脉冲的边缘就会变圆,并且脉冲会随着时间扩散。因此色散使脉冲变宽。 

    如果色散很小,光纤另一端的检测器仍能正确检测到信号。一旦色散变得太大,加宽的脉冲将相互重叠,检测器将开始误读信号,产生错误,从而有效地阻碍传输质量。该质量的衡量标准是 BER(误码率),它表示传输错误的数量相对于传输的总位数。 

    由于更快的传输速率要求脉冲具有更短的持续时间,这也意味着给定的色散水平对更快的传输速率信号的危害更大。此外,色散几乎总是取决于光纤长度——光纤越长,色散越大。 

    因此传输受限于:A) 光纤的色散 B) 传输速率,以及 C) 光纤的长度。色散可以被描述为“限速器”——主要有以下 3 种类型: 

    模式色散、色散和偏振模式色散。

    模态色散是最严重的色散类型,因此也是最严重的“限速器”。 

    光“模式”是通过光纤携带光的不同类型的波。在“多模”光纤中,纤芯相当大,通常可以允许多达 17 种不同的模式传播。在“单模”光纤中,纤芯非常小,只允许一种模式传播。 

    问题在于不同的模式在光纤中遵循不同的路径——这些路径的长度不同。一些模式靠近核心的中心传播 - 其他人在核心的外边缘反弹,并且这些模式比靠近中心的模式传播的距离更长。因此,不同的模式行驶的距离不同——因此有些模式的行驶速度往往比其他模式快。注入光纤的部分光将通过一种模式传播——其他部分通过另一种模式传播——依此类推。如果不采取任何措施来缓解这种情况,部分输入信号将比其他部分更晚到达输出端——这将导致输出信号相对于输入信号“分散”,如图 1 所示。 

    为了尽量减少信号到光纤输出端的色散,多模光纤的纤芯设计为延迟靠近纤芯(最短距离)的光模,并加速光模传播最长的距离。在理想情况下,这将导致所有模式同时将光带到光纤的输出端。唉,世界并不完美,因此在现实生活中不可避免地会出现一些模态色散。 

    这意味着,即使多模光纤能够使用性价比非常高的光源(如 LED 或 VCSEL),但它们的传输距离仍然限于通常小于 2 公里,实际上通常小于几百米。 

    避免模​​态色散的方法是缩小纤芯的尺寸。在一个小的纤芯中,只有一种光模式存在,称为基模。在这种单模光纤中,确实可能在接头或连接器处产生更高阶的模式,但它们会在穿过光纤短距离后从光纤中泄漏出来。 

    现在找到了避开最重要的限速器的方法,我们可以将注意力转向下一个。 

    色散意味着不同波长的光以不同的速度沿光纤传播。同样,这种差异会导致光纤输出端信号的“模糊”,并有效地充当速度限制器。 

    人们可能想知道为什么会出现这样的问题,因为用于将光注入光纤的激光器具有非常精确且稳定的波长。然而,快速打开和关闭激光实际上会产生许多接近原始激光波长的新波长。幸运的是,这些新波长中的大多数都非常微弱,不会引起问题——但不幸的是,随着激光打开和关闭的速度越来越快,产生的波长范围会扩大(图 5)。 

    在这样的传输系统中,色散引起的问题随着传输速度的增加和光纤长度的增加(与光纤长度成线性比例)而恶化。 

    为了尽量减少色散问题,最初开发了“色散位移”(ITU-T G.653)光纤类型。在经典标准单模 (ITU-T G.652) 光纤中,色散在 1310 nm 附近为零。色散位移光纤的目标是色散在 1550 nm 附近为零,因为光纤的衰减在 1550 nm 处较低,因此这种组合看起来很理想。 

    基本上,在 DWDM 到来之前,这一直运行良好。在 DWDM 系统中,许多单独的信道通过同一根光纤传输。每个通道都分配了一个唯一的波长,但不幸的是,如果光纤中的色散非常低,称为四波混合 (FWM) 的光纤非线性往往会导致 DWDM 系统中出现不需要的噪声问题。 

    因此,为了限制 DWDM 系统中的光纤非线性问题,一定程度的色散是可取的,因此开发了非零色散位移光纤 (ITU-T G.655)。这种光纤类型在 1550 nm 附近具有少量色散(明显小于标准 G.652 光纤),因此“速度限制”较小——但色散仍然足够高,可以非常显着地减少非线性问题。后来开发了 G.656 非零色散位移光纤,以响应 DWDM 系统中越来越多的信道需求。当通道数量增加时,各个通道需要更紧密地聚集在一起——这反过来需要光纤中更多的色散以减少四波混合的影响。 

    在开发具有不同色散特性的新型纤维的同时,还开发了具有负色散的特殊设备。由于传输光纤通常具有正色散,这两者的组合可用于将全光纤链路的总色散减少到几乎为零。 

    由于能够降低传输链路的总色散,因此 G.656 光纤更高的色散是一种可接受的技术折衷方案——只剩下成本问题需要考虑。 

    在最近的许多大容量传输系统中,传输光纤的色散以高效率进行电子补偿,对于此类系统,具有高色散的光纤实际上可能是有利的,因为它有助于限制光纤非线性。

    为了使混淆完全,单模光纤实际上将能够承载两个版本的基本光模式。这样做的原因是光可能以两种不同的偏振存在,它们的模式彼此垂直。这种现象是从一些太阳镜中得知的,这些太阳镜会去除其中一种偏振模式。来自海面或潮湿道路的反射阳光主要由这些偏振模式之一的光组成 - 而其他物体反射的光将由两种偏振模式的混合组成。切断反射光的偏振模式将“杀死”反射,但让另一种偏振模式通过眼镜,使其他物体可见。 

    在光纤中,两种偏振模式都存在,但可能以不同的速度通过光纤。如果光纤纤芯不是完美的圆形并且光纤中存在应力,则会出现这种速度差异。如果光纤几何形状不是绝对完美的,例如,如果包层或涂层不是圆形,或者纤芯的中心与包层或涂层的中心不同,则在制造过程中应力可能会“冻结”到光纤中。 

    即使使用最先进的、高质量的制造工艺,光纤在几何上也不会 100% 完美,因此两种偏振模式之间会存在速度差,会导致色散,并且可能会限制通过光纤的高速传输纤维。即使光纤是 100% 完美的,光缆中光纤的轻微弯曲也会在光纤中引入应力——产生 PMD。所以这是我们的第三个限速器。 

    从“PMD 的角度”看光纤,它可能被认为具有“快”和“慢”通道。降低 PMD 的一种有效方法是在制造过程中来回扭转光纤,以便通过光纤传播的光有效地看到“快”和“慢”通道之间的大量偏移。 

    由于应力是导致 PMD 的重要原因,因此外部施加的应力也会影响光纤 PMD。实际上,仅在两根手指之间夹住一根光纤可能会改变 PMD。因此,光纤的 PMD 可能会受到光纤布线和外部应力(例如来自附近铁路的振动)的影响。 

    与其他色散类型一样,PMD 的影响随着传输距离的增加(PMD 与距离的平方根成比例)和传输速度的增加而增加。对于 2.5 Gbps 及以下的传输速率,PMD 通常不是问题。对于非常高传输速率的系统,PMD 的补偿现在以电子方式进行并内置于传输系统中。 

  4. 如何说“纤维极客”|第 1 条:关键光学参数 – 衰减

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     在过去的 30 年中,光缆世界取得了长足的进步。产品变得更加坚固和用户友好,使人们更容易进入光纤和光缆行业和工作。虽然这对行业来说是件好事,但很多人可能了解光纤的“如何做”,但不一定了解“为什么”。要了解光纤和光缆产品背后的“原因”,下一步是成为成熟的“光纤极客”。由于行业变化如此之快,这是一个持续的过程。本系列文章背后的目的是让读者了解一些二次光纤规格及其对网络的重要性。 

    一旦部署了光纤,更换成本非常高。出于这个原因,安装的光纤应该能够承受多代硬件,同时还有足够的空间来增加额外的波长。 

    图 1:已定义的 ITU-T 波长带
    图1: 已定义的 ITU-T 波长带

    右侧的图形突出显示了过去 30 年中波长使用的增长情况。在最初的 30 年中,应用主要集中在 1310 nm 和 1550 nm 区域。鉴于对带宽的爆炸性需求(自 COVID-19 以来更是如此),可以合理地假设未来 30 年将需要更多波长,并在整个光谱中具有潜在应用。 

    预计未来对带宽的需求将持续很长时间,部分原因是对突破性应用的需求,例如更高分辨率的视频、虚拟现实和其他应用。我们预计这种需求将继续推动对光纤提供的光谱的需求。 ITU-T G.652 和 ITU-T G.657 等光纤建议对于网络设计人员设置最低性能水平非常重要,但最终可能不足以满足未来网络的要求。因此,超出标准的性能非常重要。 

    本文将重点介绍从光纤中的衰减或损耗开始的关键光学参数。衰减是一个非常重要的光学参数,它涉及很多方面。本系列的其他文章将重点介绍其他光学参数,包括色散和偏振模式色散、熔接损耗以及非线性效应介绍。 

    保持低光纤衰减一直是光纤开发的重点——如今随着相干传输系统的广泛使用,这一点更是如此。这些需要大芯径和超低损耗衰减光纤(通常为 ITU-T G.654 光纤类型),以实现 100G 和更快传输系统的最佳性能。 

    衰减通常以光 dB 为单位进行测量。它是一种对数测量,其中光纤的损耗等于 10*log(“光纤输入侧的功率”/“光纤输出侧的功率”)。基本上每 3 dB 的损耗对应于光功率减半。可以公平地假设,光纤的衰减在光纤长度上几乎是恒定的。因此,如果光纤损耗为 0.25 dB/km,则光纤中的光信号经过 12 km 的光纤后,总损耗将达到 3 dB。 

    查看光纤中的不同损耗机制,区分以下各项可能会有所帮助: 

    A):光纤外部因素引起的衰减(例如弯曲),以及 

    B):内置衰减机制。 

    首先看 B),光纤中有两种主要的损耗机制:散射和吸收。 

    散射 

    图 2: 向各个方向散射光

    也称为“瑞利散射”,即使是最好、最纯净的合成石英玻璃(由 OFS 纤维制成)也不是 100% 同质的。因此,它们包含玻璃密度的小波动,在制造过程中会冻结在玻璃中,并且在被光线击中时可能会散射光(这与导致天空呈蓝色的机制相同,当阳光从玻璃中的分子散射时大气层)。大部分光将继续沿原始方向传播,但一小部分光将向各个方向散射。一些光会从光纤的侧面传播,在那里——为了传输目的——它会丢失。其中一些实际上会向后分散到发件人。这是OTDR测量设备用来测量光纤衰减的现象,因此设备只需连接到光纤的一端即可。 

    在光纤中,散射在较短波长下占主导地位,而其他内置衰减机制则相反:吸收(图 4)。 

    吸收

    图 3: 吸收,光转化为热

    基本上吸收发生在光线击中物体时——并转化为热量。因此,出于实际目的,光只是“消失”了。 

    即使是极小的杂质——低至几分之一微米——也可能吸收光,导致不必要的衰减。它可能是小颗粒——但也可能是用于制造纤维的原材料中的杂质。这就是为什么如此密切关注所用原材料的质量和纯度的原因。 

    由于玻璃的固有材料结构,吸收率在波长超过约 1550 nm 时急剧增加(图 4) 

    多年来特别令人感兴趣的是羟基 (OH-) 离子,它吸收 1383 nm 附近的光,从而在光纤衰减曲线中产生所谓的“水峰”(图 5 – 黑色曲线)。作为实际制造过程的副产品,很难完全避免光纤中氢氧根离子的存在,但可以平息接近 1383 nm 波长处的衰减增加。这是通过添加与氢氧根离子的自由键相互作用的氘气来实现的,从而充当屏障,确保出色的长期水峰衰减性能。 

    图 4: 散射和吸收波长相关性

    符合 G.652 建议的传统单模光纤可能具有较高的水峰损耗。这可能会限制光纤在某些应用中的使用,并且还可能使光纤在使用现代拉曼放大的传输系统中不太有用,其中放大器激光泵通常在传输信号波长以下 110 nm 处工作。 

    OFS 具有归类为零水峰 (ZWP) 的纤维,其指定的水峰性能甚至比所谓的低水峰 (LWP) 纤维更好。 ZWP 光纤的长期稳定性非常出色,而对于某些类型的 ITU-T G.652 光纤,水峰衰减实际上可能会在其使用寿命期间增加,从而缓慢降低网络质量。 

    由于优化了 Water Peak 性能,ZWP 光纤可提供最广泛的波长范围并支持最多的应用,如图 1 所示。 

    图 5 显示了三种不同等级的 ITU-T G.652 光纤,以及它们在 1383 nm 附近的水峰区域的表现。 

    图 5: 三种纤维等级的水峰损失

    大多数情况下,散射和吸收特性在制造过程中被锁定在光纤中。 

    然而,弯曲是另一回事…… 

    弯曲

    弯曲是一个非常重要的机制。如前所述,它是由光纤外部因素引起的,因此布线过程和现场安装都会影响弯曲引起的衰减。 

    图 6: Macrobending Light 会从急弯处漏光。

    简而言之,使光纤工作的原因是纤芯和纤芯周围的玻璃(也称为包层)使用了不同类型的玻璃。通过这种方式,创建了一种围绕核心的管状反射镜。这就是将光保持在光纤内部的原因,使用“全内反射”的概念来引导光。然而,这面镜子并不是完美的一面。只有当光纤中的光线几乎与纤芯平行时才有效,因此如果光纤弯曲(太)紧(即当反射变成折射时超过“临界角”),光就会从光纤中泄漏出来造成损失或衰减。 

    这被称为宏观弯曲,其中弯曲的直径大于几毫米,这就是人们直观理解的“弯曲”光纤。 

    图 7: 由侧向应力引起的微弯损失。

    另一种类型的弯曲称为微弯曲。它涉及小于 1 毫米的弯曲直径,并且可能发生 - 例如 - 如果纤维被挤压在两张砂纸之间。更相关的是,如果光纤被挤压在光缆结构内(例如被包含光纤的管子挤压),也可能会发生这种情况,从而对光纤产生应力。随着负载/应力的增加,损耗也会增加。 

    两种类型的弯曲损耗都会导致衰减增加,但可以通过考虑不同波长下增加的损耗来区分这两种类型的弯曲,如图 8 所示。 

    宏弯损耗在短波长处往往很小,但在较长波长处可能会显着增加。 

    图 8: 微观和宏观弯曲损耗与波长之间的差异

    微弯损耗通常也存在于短波长处,但损耗增加往往小于长波长处的宏弯损耗。 

    光纤部署的所有趋势都表明光纤弯曲性能越来越重要。 

    服务提供商不断希望将更多光纤放入更小的空间,这意味着尽管缓冲管直径不断缩小,但这些缓冲管中使用的光纤数量不断增加。这导致光纤在接触缓冲管壁之前移动的空间较小,从而增加了微弯的风险。 

    此外,服务提供商主要在外部设备、中心局内部或远程机柜中安装电缆。到处都非常小心,以避免小直径弯曲。然而,今天的光纤正在走向它以前没有去过的地方。它进入我们的家庭和企业,也进入电线杆和屋顶,为蜂窝和 Wi-Fi 站点供电。 

    对弯曲的容忍度在未来将变得更加重要。 

    微观和宏观弯曲以并不总是很明显的方式影响网络。 

    在寒冷的温度环境中有时会遇到与弯曲相关的损失。因此,光纤和光缆应始终在低温条件下进行测试。作为网络设计人员,对于低温下潜在的小幅衰减增加,至少考虑一些光学裕度总是一个好主意。 

    图 9: 下一代光纤网络可能使用比现在更长的波长——增加对低弯曲的要求
    损耗光纤现在已经。

    特别是非常高密度的设计可能会受益于使用弯曲不敏感光纤,因为在电缆设计本身中不可避免的弯曲和缺乏用于光纤移动的自由空间。 

    虽然这些问题今天已经很重要,但明天它们将变得更加重要。原因是下一代光传输协议通常可能使用比现有协议更长的波长。 

    如前所述,更长的波长通常会导致更高的弯曲损耗。从理论上讲,今天在 1490 nm 下完美运行的 GPON 网络(包含无意的弯曲)在升级到 NG-PON2(在 1603 nm 下运行)时,其覆盖范围可能会减少近一半。 

    因此,今天安装并运行良好的 FTTH 网络可能不适合与下一代传输设备一起运行。 

    帮助正在路上 

    为了实现更紧凑的电缆结构并允许更容易的安装,甚至可能允许使用经验不足的工匠进行电缆安装,最近相当多的注意力集中在开发对弯曲的敏感性降低的光纤上,即由ITU-T G.657 建议书。 

    G.657 规定了 4 种不同类别的光纤:“A1”、“A2”、“B2”和“B3”。 

    “A”光纤还需要满足(或符合)ITU-T G.652.D 建议的规范,而“B”光纤可能在某些参数上偏离 G.652.D。数字(1、2 或 3)表示光纤对弯曲的耐受性——B3 光纤的弯曲耐受性最强。今天,许多“B3”光纤确实符合 G.652.D 并且应该正确地标记为:“A3”,但 ITU-T 没有规定这样的等级。 

    ITU-T G.657.A1 光纤是最接近标准 G.652.D 光纤的光纤,可能很快就会成为绝大多数光纤网络的首选。 OFS 结合了 G.657。 A1 和 G.652.D 性能,模场直径为 9.2 微米。 

    图 10: 光纤分配集线器

    具有 9.2 微米模场直径的 G.657.A1 光纤在熔接方面的表现与标准 G.652 光纤相同——因此可以说是“无缝”接合到已安装光纤的巨大基础上。通过提供与标准 G.652 光纤相同的熔接性能,安装人员和质量检查员不会注意到性能的任何变化,因此无需担心——即使 

    尽管更好地耐受弯曲的优势仍然存在。 

    这些光纤非常适合当今大多数典型的短距离 (<1000 km) 和低数据速率 (<400Gbps) 应用,包括标准室外 (OSP) 松套管、带状、可卷曲带状、微导管电缆和引入电缆。 

    ITU-T G.657.A2 光纤可以弯曲得更紧,损耗更低。它们最常用于中央办公室和机柜环境,例如光纤分配集线器 (FDH)。这些光纤还常用于构建骨干网络,并用作各种预端接面板和其他设备的尾部。在这些环境中,光纤可能需要比在典型的 OSP 电缆应用中弯曲得更紧。 

    刚才提到的 A1 和 A2 光纤的应用空间通常需要一根光纤来为数千个客户承载流量,这意味着光纤中断会影响对数千个用户的服务。因此,可靠性是最重要的。在这种情况下,A2 光纤(以及 A1 光纤)的优势在于,只要它们弯曲得足够紧,可能会导致可靠性问题,就可以提供衰减增加的“预警”信号。这对于中心局应用尤为重要,在这种应用中,一根光纤可以为数百万客户提供馈电。 

    ITU-T G.657.B3 光纤是弯曲不敏感光纤的第三大类。这些光纤被设计和推荐用于光纤到户 (FTTH) 网络的引入部分,每根光纤为少数客户提供服务。拥有大量狭小空间的房屋和建筑物是部署光纤的要求非常高的地方。为了在此类应用中优化性能,OFS 的光纤设计和指定用于弯曲半径低至 2.5 毫米,这明显小于 G.657.B3 建议中规定的最小弯曲半径 5 毫米。 

    OFS 将光纤用于直径仅为 0.6 毫米的光缆,通过最少的弯曲管理实现几乎看不见的内部光缆布线。这避免了在私人住宅中的笨重和令人反感的安装。对于要求更高的部署,直径为 4.8 或 3 毫米的坚固电缆设计甚至可以绕角布线并使用快速简便的安装方法进行钉合,信号损失可以忽略不计。 

    不符合 G.652.D 的 G.657 光纤通常被认为具有非常小的纤芯,当与标准 G.652.D 光纤熔接时会导致显着的额外熔接损耗。然而,也不一定如此。有可能获得 G.657.B3 光纤指定为 2.5 毫米的超低弯曲半径,尽管这些光纤不是“无缝”光纤——但它们实际上符合 G.652.D 的建议核心大小。阻止此类光纤符合 G.652.D 的唯一因素是色散,由于它们主要用于建筑内应用,因此长度通常远小于 10 – 40 公里的光纤长度,其中较高的色散通常可能会开始出现问题。 

    然而,新利18APP弯曲损耗,这种光纤的性能要好得多。这种光纤在 1550 nm 处单匝半径为 2.5 mm 的损耗最大。 0.2 dB – 而标准 G.652.D 光纤的类似损耗超过 30 dB。 

     

  5. 使用 FITEL® EZ-Terminator® 工具“EZ-Terminate It”

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    FITEL的最新成员 连接解决方​​案组合,EZ-Terminator 连接器端接工具使用简单的一步操作和用户友好的界面,在最苛刻的条件下快速实现最高质量的端接。

    这种手持式连接器端接工具将便携性与坚固的机身相结合,提供最大的可访问性和强大的性能,以用于 多住宅单元 (MDU) 和单户住宅 (SFU) 安装。此外,EZ-Terminator 工具的行业首创专利可拆卸 V 型槽便于清洁和光学维护。

    The EZ-Terminator 连接器端接工具 设计用于 拼接连接器 (SOC) 解决方案, 并且对于任何终止项目都是必不可少的。此工具的功能和优点包括:

    • 人性化设计 – 宽阔的操作室提供了简单的光纤加载和连接器组装;
    • 操作简单 – 该设计允许一键式操作和预装程序,用于无差错的 SOC 光纤端接项目;
    • 出色的能见度 – 三个 LED 灯以超过 300 勒克斯的光照亮整个手术室。这种强烈的强光对于在弱光环境中执行连接器端接至关重要。
    • I行业领先、专利、可拆卸 V 型槽 – 业界唯一的可拆卸 V 型槽,无需工具即可在几分钟内轻松实现清洁和最佳维护。此功能可减少停机时间并支持光学性能。

    结合多种 EZ!Fuse™ SOC 组件,EZ-Terminator 连接器端接工具通过提供大大超过当前可用机械连接器的光损耗性能和产量,有助于节省时间和金钱。而且,最重要的是,大容量电池一次充电可实现 100 次终止/加热循环,为安装人员提供便携性而不会牺牲性能。

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  6. 光纤到货时

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    使用光纤网络,人们可以以惊人的水平访问和共享信息。他们几乎可以在任何有互联网连接的地方进行交流、工作和学习。对于人们在 农村社区 缺乏无线或宽带服务,他们获取信息的能力显然是不平等的。即使获得手机或笔记本电脑的信号,也可能意味着要行驶数英里前往人口稠密的地区。有可用的生活就容易多了 高速光纤网络.

     

    公平竞争

    实施光纤有助于“公平竞争”,为农村居民提供更平等的信息和机会。实际上,光纤和 无线服务 可以改造农村社区。

     

    当光纤到达时,一个明显的好处是能够从家里访问细胞信号。那 无线服务 需要光纤,它充当网络的神经系统。 光纤到塔 and 光纤到楼 为包括 LTE 和 4G 在内的无线通信奠定实际基础,并且即将到来 5G.这样做的好处 连通性 可以在以下三个不同的领域看到。

     

    农村医疗

    通过高速光纤互联网实现数字革命 医疗的 设施以多种方式为农村地区的患者提供更好的治疗,包括:

    • 医生可以搜索文件、咨询专家并使用远程诊断和替代医疗保健提供方法;
    • 医疗保健专业人员可以使用联网设备直接监测和护理患者;
    • 患者通过访问互联网上的健康相关信息来练习“自我保健”。

    教育

    教师需要光纤连接来进行视频讲座和可以广泛共享的电子学习。学生还需要访问家庭互联网来完成家庭作业和扩展他们的学习。学院和大学要求 高速光纤互联网 保持竞争力并确保他们的学位课程保持相关性。

     

    农村社区的发展

    由于 25% 的农村居民无法访问互联网,因此仍需要扩建光纤基础设施。更多的人在能够维持生活水平的情况下搬到农村地区。什么时候 光纤连接 是最优的,现有的或新的企业可以接触并吸引高素质的员工,无论他们住在哪里。

     

    在可以使用高速互联网的农村地区,即使是小型企业和农场也能受益。这 物联网 (IoT)是这场数字革命的另一个产品,使智能农业成为可能。通过智能农业应用传感技术,农民可以实践更精确、更科学的农业,从而获得越来越丰富、高质量的收成。

  7. 需要室内光纤电缆?小而密!

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    当您需要用于高带宽、高密度应用的光纤密集而紧凑的布线解决方案时,请关注 R-Pack™ 可卷曲带状 (RR) 主干光缆.作为我们的最新成员 屡获殊荣的场所可卷曲带状电缆产品组合, 这条电缆标志着楼宇建设电缆创新迈出的关键一步。

    密度加倍

    将阻燃级材料与 OFS 可卷曲色带 创建了一种非常紧凑但坚固且光纤密集的电缆。通过采用最新的 OFS 光纤技术可卷曲带状,R-Pack RR 主干光缆的光纤密度是传统扁平带状室内光缆的两倍。结果是直径减小的光纤密集型光缆可帮助客户显着改善光纤路由并节省拥挤路径中的空间。

    什么是可卷色带?

    来形成 可卷带, 250 微米的纤维在间歇点彼此部分粘合。可卷曲带状电缆在一根光纤中兼具松散光纤和传统扁平光纤带的优点。这些带可以像单独的裸光纤一样被卷起和布线,也可以像传统的光纤带一样拼接。可卷曲带促进高效且具有成本效益的大规模熔接,同时还可以轻松断开单根光纤。这些功能有助于简化电缆安装、节省拼接时间和成本,并快速建立和运行新的数据中心或构建部署。

    多功能电缆

    虽然 R-Pack RR 主干电缆 满足严格的 Telcordia GR-409 水平主干应用标准,其充气结构还满足 NFPA 202 要求,可用于许多苛刻的建筑应用,例如通过梯子架和管道进行布线。这种光缆还可用于许多其他应用空间,甚至用于构建组件。

    R-Pack RR 主干光缆采用多功能设计,具有 24、48 或 72 根光纤,是用于 数据中心, 中央办公室 and 光纤到企业 applications.

     

  8. 令人难以置信的收缩双倍密度光缆

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    由于每个人都使用比以往更多的带宽,今天的网络需要在更小的空间内使用更多的光纤。为了帮助满足这一需求,OFS 引入了 Fortex™ 2DT 光缆, 完全无凝胶的最新成员 Fortex DT 电缆 product line.

     

    光纤电缆:变得更小、更密集

    Fortex 2DT 光缆是业界第一条完全符合 Telcordia GR-20 标准、完全无凝胶的松套管光纤光缆 200 微米 (µm) 光纤.这种光纤实际上使电缆缓冲管中的光纤数量增加了一倍,从而显着增加了光纤密度。并且,通过使用 AllWave®+ 200 微米 ZWP 单模光纤, 这种光纤电缆还可以更有效地利用网络路径。

     

    同样重要的是,Fortex 2DT 电缆设计可将电缆外径减少多达 18%,并将面积减少多达 32%。这种较小的电缆外径提高了管道和子管道的有效利用。此外,外径减小的电缆允许更长的连续电缆卷筒长度,从而减少所需的接头。在长距离部署中,更少的拼接有助于节省大量成本。

     

    打火机更好

    Fortex 2DT 电缆的重量也更轻。这种较轻的重量有助于减少拉线张力,从而增加拉线长度。反过来,这些增加的牵引长度有助于节省安装时间和成本。对于空中部署,重量较轻的电缆还可以减少杆上的负载。

     

    适合您应用的光缆设计

    Fortex 2DT 电缆产品线特点 单夹克, 轻甲 and 装甲 cable options. These cables are available with up to 288 fibers in Telcordia GR-20 Issue 4 compliant cable designs. While the single jacket cable is an excelle//fiber-optic-catalog.neilsavagedesign.com/item/outdoor-fiber-optic-cables/loose-tube-fiber-optic-cables-1/fortex-2dt-single-jacket-cablent choice for duct, lashed aerial and general outside plant (OSP) installations, the light armor and armored cables feature a layer of rugged electrolytically chrome-coated steel (ECCS) armor. The armored cable also includes an inner polyethylene (PE) jacket. With these added features, the light armor and armored cables offer extra durable crush resistance for more demanding OSP applications, including direct buried in challenging environments.

     

    >> 查看我们完整的光纤电缆系列

     

     

  9. 选择“正确”的光纤——单模还是多模?

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    数字设备、云计算和网络服务的巨大增长推动了对增加带宽的巨大需求,同时也将数据通信速率推高至 100G 及更高。有了这些更快的速度和更多的使用,系统设计人员可能会假设 单模光纤 拥有越来越大的优势 多模光纤 用于场所应用。但是,请务必记住,提高以太网速度并不一定意味着单模光纤是最佳选择。

    虽然单模光纤确实具有带宽和可达性优势,尤其是对于更长的距离,但多模光纤可以轻松支持大多数需要的距离 数据中心 and 企业网络,并且比单模光纤显着节省成本。

    有什么不同?

    这两种光纤类型主要以其传输光的不同方式命名。单模光纤的纤芯尺寸很小(小于 10 微米),并且只允许传输一种模式或光线。这些光纤主要是为涉及中长距离的网络而设计的,例如 地铁,访问和 长途网络.

    另一方面,多模光纤具有更大的纤芯,可以同时引导多种模式。这些更大的内核使得从收发器捕获光变得更加容易,有助于控制光源成本。


    View our 单模与多模光纤波导

    哪种多模光纤?

    今天,网络设计人员和最终用户可以选择 OM3、OM4 或 OM5 等级的 50 微米多模光纤.在 1980 年代的某个时候,随着数据速率的增加,引入了 62.5 微米光纤,因为它允许更长的距离来支持校园应用。然而,随着千兆速度的出现,用户重新使用 50 微米光纤,其固有的带宽更高。现在 50 微米激光优化多模 OM3, OM4 and OM5 光纤为短距离应用提供主要的带宽和距离优势,同时系统成本低。

    未来

    IEEE(以太网)、TIA、ISO/IEC 等行业标准组织继续将多模光纤视为下一代速​​度的短距离解决方案。事实上,TIA 发布了下一代多模光纤的新标准,称为宽带 (OM5) 多模光纤。这种新版本的 50 微米光纤可以使用短波分复用 (SWDM) 技术传输多个波长,同时保持 OM4 向后兼容性。此功能使最终用户只需添加波长即可从单根光纤中获得更大的带宽和更高的速度。这种光纤的 OFS 版本是 LaserWave® 宽带 (OM5) 光纤.

    简而言之…

    一般来说,50 微米光纤仍然是企业和数据中心在 500-600 米范围内使用的最具成本效益的选择。超过这个距离,单模光纤是必要的。

    The OFS激光波 柔性 多模光纤系列 提供完整的性能范围,并具有比标准要求更好的光学和几何规格。但是,如果网络的传输距离需要使用单模光纤,则可以考虑使用弯曲不敏感、零水峰(ZWP)全光谱光纤,例如 OFS 系列 AllWave® 光纤。

  10. 光纤:当加热和加压时

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    许多陆地和海洋石油作业使用温度传感来帮助提高恶劣环境中的安全性和功能性。 光纤 在这些条件下使用的通常会暴露在高温和高压下,以及周围环境中的电离辐射和腐蚀性化学物质。

    鉴于这些极端情况,公司越来越多地使用 硅基光纤 对彼此而言 声学 and 分布式温度传感.这些纤维具有先进的特性,包括卓越的热稳定性和机械强度。它们还能够以最小的附加衰减或信号损失传输光功率。

    虽然研究人员已经彻底研究了光纤在环境条件下的机械强度,但他们很少在暴露于高温和/或液体后检查光纤。事实上,据我们所知,没有系统数据记录光纤在高温高压下的机械强度,例如在温度传感中所经历的。

    这就是为什么当 OFS 的 Andrei Stolov 决定进行一项实验研究时,他是在某种“未知领域”进行操作。在开始实验之前,Stolov 意识到许多因素会影响光纤能否在石油作业中的恶劣条件下生存。这些方面包括纤维涂层的类型、环境、温度、压力和使用时间。

    当光纤在高温或侵蚀性环境中使用时,最常见的故障迹象是衰减增加或机械强度损失。在斯托洛夫的研究中,他使用强度下降作为他失败的标准。

    在他的实验中,斯托洛夫将一系列光纤浸入水中 各种涂料 成四种高温/高压流体,即(1)蒸馏水; (2) 海水; (3) 异丙醇(IPA); (4)石蜡油。海底和井下应用主要推动了他对流体的选择。在这些情况下,光纤可能会暴露在这些或类似的环境中。

    要了解有关研究和结果的更多信息,请访问 这里。