光纤的发展史

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悬赏分：0 - 提问时间2006-8-19 12:01

提问者： qqwwh - 一级

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检举

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32×10Gb/s和160×10Gb/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1 550nm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ALL Wave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 DWDM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WD M传输的优缺点进行分析。

2 光纤技术及新进展

2.1 G.652单模光纤

G.652单模光纤在C波段1530～1565 nm和L波段1565～1625nm的色散较大，一般为17～22psnm·km，系统速率达到2.5Gbit/s以上时，需要进行色散补偿，在10Gbit/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－1～3.5psnm·km，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1～6psnm·km，在L波段的色散一般为6～10ps nm·km，色散较小，避开了零色散区，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RS·TureWave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72μm 2，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面积，因而大大地提高光纤中SBS、SRS、SPM、XPM等非线性效应的阈值。从而使系统具有更大的功率传输能力。它可以承载更大功率的光信号，这意味着可以实现更多的波长通道数目、更低的误码率、更长的放大间距和更少的放大器。所有这一切都意味着拥有更大的容量和更低的成本。

RS－TureWave光纤的最大优点是色散斜率小，仅为0.045ps／nm2·km。小的色散斜率和色散系数意味着大的波长通道数目、高的单通道码率，同时它还可以容忍更高的非线性效应。这也意味着更大的容量和更低的成本。

2.3.2无水峰光纤

朗讯公司发明的全波光纤ALL－waveFiber消除了常规光纤在1385nm 附近由于氢氧根离子造成的损耗峰，损耗从原来的2dB／km降到0.3dB／km，这使光纤的损耗在1310～1600nm 都趋于平坦。其主要方法是改进光纤的制造工艺，基本消除了光纤制造过程中引入的水份。全波光纤使光纤可利用的波长增加100nm左右，相当于125个波长通道100GHz通道间隔。全波光纤的损耗特性是很诱人的，但它在色散和非线性方面没有突出表现。它适于那些不需