光纤标准和技术指标

光纤标准和技术指标

经过了几十年的发展，人们已经可以生产出各种各样的光纤。不同种类的光纤，由于其传输特性不同，会有不同的适用范围。

按光在光纤中的传输模式划分，可分为多模和单模光纤两种。常用多模光纤的直径为125μm，其中芯径一般在50～100μm之间。在多模光纤中，可以有数百个光波模在传播。多模光纤一般工作于短波长（0.8μm）区，损耗与色散都比较大，带宽较小，适用于低速短距离光通信系统中。多模光纤的优点在于其具有较大的纤芯直径，可以用较高的耦合效率将光功率注入到多模光纤中。

常用单模光纤的直径也为125μm，芯径为8～12μm。在单模光纤中，因只有一个模式传播，不存在模间色散，具有较大的传输带宽，并且在1 550 nm 波长区的损耗非常低（约为0.2～0.25 dB/km），因而被广泛应用于高速长距离的光纤通信系统中。使用单模光纤时，色度色散是影响信号传输的主要因素，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性都有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。单模光纤一般必须使用半导体激光器激励。

按最佳传输频率窗口划分，可分为常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。常规型单模光纤的最佳传输频率在1 310 nm附近，而色散位移光纤的最佳传输频率在1550nm附近。

按折射率分布的情况化分，可分为阶跃折射率（SI）光纤和渐变折射率（GI）光纤。阶跃折射率光纤从芯层到包层的折射率是突变的。多模阶跃折射率光纤的成本低，模间色散高，适用于短距离低速通信。多模渐变折射率光纤从芯层到包层的折射率是逐渐变小，可使高阶模按正弦形式传播，这样能减少模间色散，提高光纤带宽，增加传输距离，但成本较高。现在所使用的多模光纤多为渐变折射率光纤。

目前，国际上单模光纤的标准主要是ITU－T的系列：G.650“单模光纤相关参数的定义和试验方法”、G.652“ 单模光纤和光缆特性”、G.653“色散位移单模光纤和光缆特性”、G.654“截止波长位移型单模光纤和光缆特性”、G.655“非零色散位移单模光纤和光缆特性”及G.656“用于宽带传输的非零色散位移光纤和光缆特性”。ITU －T对多模光纤的标准是G.651“50／125μm多模渐变折射率光纤和光缆特性”。

国际电工委员会也颁布了系列标准IEC 60793，我国的光纤标准包括国家标准GB/T15912系列和信息产业部颁布的通信行业标准YD/T系列。

（1）单模光纤。

● 普通单模光纤

普通单模光纤是指零色散波长在1 310 nm窗口的单模光纤，又称色散未移位光纤或普通光纤，国际电信联盟（ITU－T）把这种光纤规范为G.652光纤。

G.652属于第一代单模光纤，是1310 nm波长性能最佳的单模光纤。当工作波长在1310 nm时，光纤色散很小，色散系数D在0～3.5 ps/nm·km，但损耗较大，约为0.3～0.4 dB/km。此时，系统的传输距离主要受光纤衰减限制。在1 550 nm波段的损耗较小，约为0.19～0.25 dB/km，但色散较大，约为20 ps／nm·km。传统上在G.652上开通的PDH系统多是采用1310nm零色散窗口。但近几年开通的SDH系统则采用1550nm的最小衰减窗口。另外，由于掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA）的实用化，密集波分复用（DWDM）也工作于1550nm窗口，使得1550nm窗口己经成为G.652光纤的主要工作窗口。

对于基于2.5 Gb/s及其以下速率的DWDM系统，G.652光纤是一种最佳的选择。但由于在1550nm波段的色散较大，若传输10 Gb/s的信号，一般在传输距离超过50km时，需要使用价格昂贵的色散补偿模块，这会使系统的总成本增大。色散补偿模块会引入较大的衰减，

因此常将色散补偿模块与EDFA一起工作，置于EDFA两级放大之间，以免占用链路的功率余度。

表1是有关G.652光纤的一些光学特性参数和凡何特性参数。

表1 G.652普通单模光纤的典型光学特性参数和几何特性参数

G.652类光纤进一步分为A、B、C、D四个子类。G.652A光纤主要适用于ITU－T G.951规定的SDH传输系统和G.691 规定的带光放大的单通道直到STM－16的SDH传输系统，只能支持2.5Gb／s及其以下速率的系统。G.652B光纤主要适用于ITU－T G.957规定的SDH传输系统和G.691规定的带光放大的单通道SDH传输系统直到STM－64的ITU－T G.692带光放大的波分复用传输系统，可以支持对PMD有参数要求的10 Gb/s速率的系统。G.652C光纤的适用范围同B类相似，这类光纤允许G.951传输系统使用在1 360～1 530 nm之间的扩展波段，增加了可用波长数。G.652D光纤为无水峰光纤，其属性与G.652B光纤基本相同，而衰减系数与G.652C光纤相同，可以工作在1360～1530nm全波段。

● 色散位移光纤

G.653色散位移光纤，是在G.652光纤的基础上，将零色散点从1 310 nm窗口移动到1 550 nm窗口，解决了1 550 nm波长的色散对单波长高速系统的限制问题。但是由于EDFA在DWDM中的使用，进入光纤的光功率有很大的提高，光纤非线性效应导致的四波混频在G.653光纤上对DWDM系统的影响严重，G.653并没有得到广泛推广。主要原因是在1 550 nm窗口，G.653的色散非常小，比较容易产生各种光学非线性效应网。

● 非零色散位移光纤

G.655非零色散位移光纤是在1 550 nm窗口有合理的、较低的色散，能够降低四波混频和交叉相位调制等非线性影响，同时能够支持长距离传输，而尽量减少色散补偿网。

G.655光纤在1 550 nm波长区的色散值约为2 ps/nm·km。在1 550 nm处具有正色散的G.655光纤可以利用色散补偿其一阶和二阶色散。具有负色散的G.655光纤不存在调制不稳定性问题，对交叉相位调制不敏感。

第二代G.655光纤包括低色散斜率光纤和大有效面积光纤。所谓色散斜率指光纤色散随波长变化的速率，又称高阶色散。DWDM系统中，由于色散斜率的作用，各通路波长的色散积累量是不同的，其中位于两侧的边缘通路间的色散积累量差别最大。当传输距离超过一定值后，具有较大色散积累量通路的色散值超标，从而限制了整个WDM系统的传输距离。低色散斜率光纤具有更合理的色散规范值，简化了色散补偿。

低色散斜率G，655光纤的色散值在0.05 ps/nm·km以下，在1 530～1 565 nm波长范围的色散值为2.6～6.0 ps/nm·km，在1 565～1 625 nm 波长范围的色散值为4.0～8.6 ps/nm·恤。其色散随波长的变化幅度比其他非零色散光纤要小35％～55％，从而使光纤在低波段的色散有所增加，可以较好地压制四波混频和交叉相位调制影响，而另一方面又可以使高波段的色散不致过大，仍然可以使10 Gb/s信号传输足够远的距离而无须色散补偿。

大有效面积光纤具有较大的有效面积，可承受较高的光功率，因而可以更有效地克服光纤的非线性影响。超高速系统的主要性能限制是色散和非线性。通常，线性色散可以用色散补偿的方法来消除，而非线性的影响却不能用简单的线性补偿的方法来消除。提高光纤纤芯的有效面积，降低纤芯内的光功率密度，