光纤技术发展及其未来的应用

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1、光纤技术发展及其未来的应用～教育资源库　　１概述　　　　随着密集波分复用ＤＷＤＭ技术、掺铒光纤放大器ＥＤＦＡ技术和光时分复用ＯＴＤＭ技术的发展和成熟，光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统发展，并且逐步向全光网络演进。采用光时分复用ＯＴＤＭ和波分复用ＷＤＮＭ相结合的试验系统，容量可达３Ｔｂ／ｓ或更高；时分复用ＴＤＭ的１０Ｇｂ／ｓ系统和与ＷＤＭ相结合的３２１０Ｇｂ／ｓ和１６０１０Ｇｂ／ｓ系统已经商用化，ＴＤＭ４０Ｇｂ／ｓ系统已经在实验室进行试验。在如此高速率的ＤＷＤＭ系统中，开发敷设新一代光纤已成为构筑下一代电信网的重要基础。要求新一代光纤应具有所需的色散值和低色散斜率、大有

2、效面积、低的偏振模色散，以克服光纤带来的色散限制和非线性效应问题。　　　　光纤是光信号的物理传输媒质，其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离，目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用。目前常用的光纤种类有常规单模光纤Ｇ.６５２、色散位移光纤Ｇ.６５３和非零色散位移光纤Ｇ.６５５，这些光纤的低损耗区都在１３１０～１６００ｎｍ波长范围内。色散位移光纤主要为１５５０ｎｍ频段的单一波长高速率传输研制的；非零色散位移光纤，它包括大有效面积光纤ＬＥＡＦ、色散平坦光纤ＤＦＦ、全波光纤ＡｌｌＷａｖｅ等，真波光纤对波长窗口、色散和ＰＭＤ特性做了优化，使之适宜１５５０ｎｍ频带上高比特率ＤＷＤ

3、Ｍ传输，朗讯的另一种非零色散位移光纤全波光纤消除了１３８０ｎｍ处的水峰，为大城市ＭＥＴＲＯＤＷＤＭ应用做了优化；Ｃｏｒｎｉｎｇ公司的ＬＥＡＦ光纤，对抑制非线性效应有独到之处。影响光纤传输的传输距离和传输性能的关键性因素之一是色散，另一个影响传输系统尤其是ＤＷＤＭ系统指标的重要因素是光纤的非线性，它们对于不同类型光纤的传输性能有决定性的影响，特别是ＷＤＭ系统的传输性能。　　　　无论是核心网还是接入网，目前主要应用的还是Ｇ.６５２光纤。在核心网中新建线路已开始采用Ｇ６５５光纤，在接入网中已开始应用光纤带光缆。光纤的选型是波分复用系统设计中很重要的一个问题。过去由于技术的限制光纤只

4、有少数的几种，同时我国已埋设的光纤几乎都是常规单模光纤，选型问题就不那么重复。现在新型光纤越来越多。在设计波分复用系统和进行传输网建设时，光纤的选型就十分重要。本文在介绍新一代光纤发展情况的基础上，分析了非线性效应对ＷＤＭ传输的影响、Ｇ.６５５和Ｇ.６５２光纤在未来传输网上的应用，对两种光纤上进行ＷＤＭ传输的优缺点进行分析。　　　　２光纤技术及新进展　　　　２.１Ｇ６５２单模光纤　　　　Ｇ.６５２单模光纤在Ｃ波段１５３０～１５６５ｎｍ和Ｌ波段１５６５～１６２５ｎｍ的色散较大，一般为１７～２２ｐｓｎｍｋｍ，系统速率达到２.５Ｇｂｉｔ／ｓ以上时，需要进行色散补偿，在１０Ｇｂｉｔ

5、／ｓ时系统色散补偿成本较大，它是目前传输网中敷设最为普遍的一种光纤。　　　　２.２Ｇ.６５３色散位移光纤　　　　Ｇ.６５３色散位移光纤在Ｃ波段和Ｌ波段的色散一般为－１～３.５ｐｓｎｍｋｍ，在１５５０ｎｍ是零色散，系统速率可达到２０Ｇｂｉｔ／ｓ和４０Ｇｂｉｔ／ｓ，是单波长超长距离传输的最佳光纤。但是，由于其零色散的特性，在采用ＤＷＤＭ扩容时，会出现非线性效应，导致信号串扰，产生四波混频ＦＷＭ，因此不适合采用ＤＷＤＭ。　　　　２.３Ｇ.６５５非零色散位移光纤　　　　Ｇ.６５５非零色散位移光纤在Ｃ波段的色散为１～６ｐｓｎｍｋｍ，在Ｌ波段的色散一般为６～１０ｐｓｎｍｋｍ，色散较小，避开

6、了零色散区，既抑制了四波混频ＦＷＭ，可采用ＤＷＤＭ扩容，也可以开通高速系统。Ｌｕｃｅｎｔ公司和康宁公司的Ｇ.６５５光纤，分别叫做真波光纤和ＳＭＦ－ＬＳＴＭ光纤。真波光纤的零色散点在１５３０ｎｍ以下短波长区，在１５４９ｎｍ-１５６１ｎｍ的色散系数为２.０-３.０ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ；ＳＭＦ－ＬＳＴＭ光纤的零色散点在长波长区１５７０ｎｍ附近，系统工作在色散负区，在１５４５ｎｍ的色散值为－１.５ｐｓ／ｎｍ．ｋｍ。新型的Ｇ.６５５光纤可以使有效面积扩大到一般光纤的１.５～２倍，大有效面积可以降低功率密度，减少光纤的非线性效应。国际上陆续又开发出了一系列新型通信单模光纤，如大有效面积非零色散

7、位移单模光纤包括康宁的ＬＥＡＦ和朗讯的ＴｒｕｅＷａｖｅＸＬ、低色散斜率光纤ＴｕｒｅＷａｖｅＲＳ、斜率降低的大有效面积非零色散位移单模光纤、色散平坦型非零色散位移单模光纤、以及斜率补偿单模光纤等。　　　　２.３.１大有效面积光纤和低色散斜率光纤　　　　康宁Ｃｏｒｎｉｎｇ和郎讯还分别推出了ＬＥＡＦ和ＲＳＴｒｕｅＷａｖｅ光纤。它们都是第二代的非零色散位移光纤。ＬＥＡＦ光纤将光纤的有效面积Ａｅｆｆ从常规的５０μｍ２增加到７２μｍ２，增加了３２％。有效面积代表在光纤中用于传输的光功率的平均