新型光纤及其标准规定

新型光纤及其标准

1、概述

自1966 年“光纤之父”高锟博士预言光纤可以用于通信至今，已经过去了37 个年头，光纤通信系统也已经实用了 28 年，如今可以说进入了光纤通信技术

发展的顶峰时期。系统的发展是与应用密切相关的，系统和光电子器件的进步又对光纤提出了新的要求，促进了光纤技术的发展。1975 年第一个实用的光纤通信系统是应用于市话中继，而且当时的速率是45Mbit/s，所使用的是多模光纤，而且应用在850nm 的短波长窗口。随着光纤通信系统的应用从市话扩展到长途，光纤850nm 窗口的衰减显然较大，当时又研制成功了1300nm 的长波长器件，于是就产生了应用 1300nm 窗口的长波长光纤通信系统，这些系统都还是使用G.651 规范的多模光纤。随着传输距离进一步延伸和传输速率的提高，多模光

纤已经不能满足系统要求。当单模激光器研制成功的时候，G.652 单模光纤也

应运而生。而且由于光纤的1550nm 窗口的衰减比1310nm 窗口的衰减低，所以更高速率系统由于光接收灵敏度的降低又希望保持一定的传输距离，逐步转到1550nm 窗口来应用。

从系统的角度来说，2.5Gbit/s 以下的系统一般为衰减限制系统，而10Gbit/s 及其以上速率的系统为色散限制系统。从衰减尽可能小的方面看，10Gbit/s 及

其以上速率的系统应工作在1550nm 窗口，但G.652 光纤在该窗口的色散太大，达到18~20ps/nm·km，传输距离被限制在70~80km 左右。能否使光纤在

1550nm窗口的衰减又小而色散也小呢，没问题，当时研制出来的G.653 色散

位移光纤，就是在G.652 光纤的基础上，将零色散点从1310nm 窗口移动到1550nm 窗口实现的。但是当DWDM系统大量推广应用时发现，由于EDFA 在DWDM 中的使用，使进入光纤的光功率有很大的提高，会使光纤产生非线性效

应。由于G.653光纤在1550nm 窗口的色散值太小，使得在G.653 光纤上工作的 DWDM 系统受四波混频效应的影响太严重。虽然可以采用非均匀波道间隔、色散支持技术等方法来克服，但毕竟使系统变得复杂，或者还减少了有效使用波道数，所以并不理想。G.652 光纤在1550nm 窗口的色散较大，足以抑制四波混频现象，但因色散太大，不利于以10Gbit/s 及其以上速率为基础的DWDM 系统长距离传输。虽然可以采用色散管理等技术来解决，也并不方便。所以人们就去寻求一种使光纤在1550nm 窗口的色散既不很大、又不为零的解决方案，这就是当时称为G.65x，后来规范为G.655 的非零色散位移光纤。而且各个不同的光纤厂家又设计制造出多种不同的G.655 光纤，如大有效面积、低色散斜率等等。

实际上，10Gbit/s 及其以上速率的系统在光纤中的传输距离不仅受通常光纤的色度色散限制，更严重的是受偏振模色散 PMD 的限制，普通G.652 光纤和G.655 光纤的PMD 较大且具有统计特性，系统补偿比较困难。为了满足高速率系统的要求，在2000 年10 月G.652 光纤和 G.655 光纤的标准修订的时候，将G.652 光纤细分为G.652A、 G.652B、G.652C 三种类型。规定G.652A 光纤只能支持2.5Gbit/s 及其以下速率的系统（对缆内光纤的PMD系数不提要求），G.652B光纤可以支持10Gbit/s 速率的系统（粗略地说，要求缆内光纤的PMD 系数小于0.5ps/km1/2）。类似地，G.655 光纤也相应划分为G.655A 光纤和G.655B光纤，前者可支持波道间隔为200GHz 以上的DWDM 系统，后者可以支持波道间隔为100GHz 及其以下的DWDM 系统，并能支持10Gbit/s 传输400km 以上的距离。同时由于光纤制造工艺的不断成熟，特别是脱水工艺的改进，使原来在1380nm 附近出现的水吸收峰基本消失，使得G.652 光纤从1260nm 到1670nm的整个范围都可用以通信。于是把这种光纤命名为G.652C 光纤，G.652C 光纤也可以支持 10Gbit/s 速率的传输。

当在光纤上传输的单信道速率达到40Gbit/s 或对于以40Gbit/s 为基础的WDM 系统，PMD 的影响更为显著，必须进一步严化对光纤的 PMD 指标的要求。另一方面，10Gbit/s 系统已成为光纤传输的主流速率，希望所有的光纤包括G.652A、G.655A都能支持10Gbit/s 系统的传输，对G.652B 希望能支持10Gbit/s传输3000km 以上的距离，显然也必须减小 PMD 的影响。于是在2003 年1 月修订G.652 光纤和G.655 光纤标准时，不仅对原G.652A、G.652B、G.652C 以及G.655A、G/655B 的指标做了调整，又定义了两种新型的光纤G.652D 和G.655C光纤。

初期的DWDM系统通常工作在C 波段（1530~1565nm），然而，C 波段只有35nm 的范围，即使采用0.4nm 的波道间隔，在1529~1560 也只能安排80 个波道。要进一步增加波道数，就必须增大可利用的波长范围，例如可以把L 波段（1565~1625nm）利用起来，这样，就有95nm 的范围可利用。由于

1600~1625nm范围光纤的色散太大，所以在 L 波段1570~1603nm 范围内可安排80 个间隔为0.4nm 的波道。C+L 波段可以实现160 波的系统。要继续增加波道数，当然可以再减小波道间隔，但波道间隔的减小是有限度的，一方面增大了去复用的难度，另一方面太小的间隔使每个波道可传送的速率受到较大的限制。所以寄希望于再扩大可利用波长范围。G.652C 光纤的可用波长范围达410nm，但整个范围内色散的变化太大，系统进行补偿的难度和代价太大。于是人们想到，利用S+C+L三个波段，为了减少系统的麻烦，又应让光纤在这个范围内色散的变化维持在一个较小的范围，这就引出了对另一种新型光纤的研究，ITU-T 把这种光纤命名为G.656 光纤。

本文在下面的部分主要介绍对G.652A、B、C，G.655A、B 光纤的新要求和三种新型光纤G.652D、G.655C 和 G.656 的特性及其标准。