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                江蘇光纜廠家 
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                發布時間:2016-12-09 05:38    閱讀:

                光纖的完整名稱叫做"光導纖維"(Optical Fiber),由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。石英玻璃纖維是用純石英經特別的工藝拉成的細絲,其直徑比頭發絲還要細(50~100μm)。相對于金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。在目前來說,已經實現在一根光纖的傳輸速率在100 Gbps以上,而且這個速率還遠遠不是光纖的傳輸速率的極限。

                一 光纖的主要特性

                光纖有單芯(單模)和多芯(多模)之分,如圖1的上、下圖所示。光纖通信是利用光導纖維傳遞光脈沖來進行通信。習慣上,有光脈沖表示比特1,而無光脈沖則表示比特0。光傳輸系統由3部分組成,即光源、傳輸介質和檢測器。光纖通信的原理是光的全反射特性。當光照到檢測器時,它產生一個電脈沖。在光纖的一端放上光源,另一端放上檢測器,我們就有了一個單向傳輸系統,它接收一個電信號,轉換成光脈沖并傳輸出去,然后接收端再把光脈沖轉換為電信號。

                圖1 單芯和多芯光纖

                用光纖作傳輸電纜具有以下幾個方面的主要特點。

                通信容量大。

                傳輸損耗小,中繼距離長,遠距離傳輸經濟。

                抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環境下尤為重要。

                無串音干擾,保密性好,也不易被竊聽或截取數據。

                體積小,重量輕。

                光纖對接需專用設備,光電接口也較貴。

                光纖的主要特性如下。

                物理特性:在計算機網絡中均采用兩根光纖(各用于不同傳輸方向)組成傳輸系統。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為3種,即0.85μm短波長區(0.8~0.9μm)、1.3μm長波長區(1.25~1.35μm)和1.55μm長波長區(1.53~1.58μm)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85μm波長區為多模光纖通信方式,1.55μm波長區為單模光纖通信方式,1.3μm波長區有多模和單模兩種方式。

                傳輸特性:光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數高于包層媒體折射指數的透明媒體中進行。光纖的數據傳輸率可達Gbps級,信號損耗和衰減非常小,傳輸距離可達數十公里,是長距離傳輸的理想傳輸介質。

                連通性:光纖普遍用于點到點的鏈路。由于光纖具有功率損失和衰減小的特性,以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數比雙絞線或同軸電纜多得多。

                地理范圍:從目前的技術來看,光纖可以在6km~8km的距離內不用中繼器傳輸,因此光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網絡。

                抗干擾性:光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的獨有特征,適宜在長距離內保持高數據傳輸率,而且能夠提供很好的安全性。

                由于光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸率高和抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的局域網也是很適用的。目前采用波分復用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)技術可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長。

                二 光纖的分類

                雖然說在中小型局域網中,光纖用得不多,甚至根本不用,但在大中型局域網和廣域網連接中,光纖則是一種非常重要,甚至主要的傳輸媒體。opgw光纜。它的優越性主要體現在不易受干擾、傳輸速率高和傳輸距離遠,這些都是我們在進行網絡通信中所追求的重要特性。

                光纖與同軸電纜的結構非常相似,只不過光纖電纜沒有那一層密織的網用來屏蔽,因為光纖本身就具有非常高的屏蔽性能,無須另外的屏蔽層。光纖的分類標準非常之多,主要可以從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法等方面來進行分類。下面先簡單介紹一下各種分類標準,然后再展開介紹一些主要的光纖類型。

                (1)按光纖工作波長的不同可分為:紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖和紅外光纖(又可分為0.85 pm、1.3 pm和1.55 pm 3種)等。

                (2)按光纖折射率分布的不同可分為:階躍(SI)型、近階躍型、漸變(GI)型和其他(如三角型、W型、凹陷型等)。

                (3)按光纖傳輸模式的不同可以分為:單模光纖(含偏振保持光纖、非偏振保持光纖)和多模光纖。

                (4)按光纖原材料的不同可分為:石英玻璃、多成分玻璃、塑料、復合材料(如塑料包層、液體纖芯等)和紅外材料等。按被覆材料還可分為無機材料(碳等)、金屬材料(銅、鎳等)和塑料等。

                (5)按光纖制造方法的不同可分為:預塑有汽相軸向沉積(VAD)和化學汽相沉積(CVD)等,拉絲法有管律法(Rod intube)和雙坩堝法。

                1.按傳輸模式來劃分

                根據光纖中傳輸模式的多少,可分為"單模光纖"和"多模光纖"兩類。單模光纖只傳輸一種模式,纖芯直徑較細,通常在8 μm~10 μm范圍內。而多模光纖可傳輸多種模式,纖芯直徑較粗,典型尺寸為50 μm左右,相當于一根頭發絲那么精細。

                (1)單模光纖(Single-Mode Fiber,SMF)

                單模光纖只傳輸主模,也就是說光線只沿光纖的內芯進行傳輸。單模光纖攜帶單個頻率的光將數據從光纜的一端傳輸到另一端,如圖2中的左圖所示。

                圖2 單/雙模光纖的信號傳輸

                SMF光纖直徑較細,約為10 μm。單模光纖使用的光波長為1.31 μm或1.55 μm。目前在有線電視和光通信中,SMF光纖是應用最廣的一種光纖。

                由于SMF光纖完全避免了模式射散,使得單模光纖的傳輸頻帶很寬,因而適用于大容量,長距離的光纖通信。SMF光纖只能傳輸一種模式的光,因此其模間色散很小,適用于遠程通信,但還存在著材料色散和波導色散,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求,即譜寬要窄,穩定性要好。后來又發現在1.31 μm波長處,單模光纖的材料色散和波導色散一為正、一為負,大小也正好相等。這就是說在1.31 μm波長處,單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看,1.31 μm處正好是光纖的一個低損耗窗口。這樣,1.31 μm波長區就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口,也是現在實用光纖通信系統的主要工作波段。1.31 μm常規單模光纖的主要參數是由國際電信聯盟ITU-T在G652建議中確定的,因此這種光纖又被稱為G652光纖。

                SMF光纖沒有多模色散,傳輸頻帶較多模光纖更寬,再加上SMF的材料色散和結構色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使傳輸頻帶更加拓寬。

                (2)多模光纖(Multi-Mode Fiber,MMF)

                多模光纖可以在單根或多根光纖上同時攜帶幾種光波,如圖2中的右圖所示。

                MMF光纖纖芯直徑較粗,通常為50或62.5 μm。由于其模間色散較大,限制了傳輸數字信號的頻率,而且隨距離的增加會更加嚴重。例如,600 Mbps/km的光纖在2 km時則只有300 Mbps的帶寬了。因此,多模光纖傳輸的距離就比較近,一般只有幾千米。

                MMF光纖在過去曾用于有線電視和通信系統的短距離傳輸。不過自從出現SMF光纖后,似乎成為了歷史。但實際上,由于MMF較SMF的芯徑大,且與LED等光源結合容易,在眾多LAN中更有優勢,所以在短距離通信領域中MMF在重新受到重視。

                MMF按折射率分布進行分類時,可分為漸變(GI)型和階躍(SI)型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高,沿包層徐徐降低。從幾何光學角度來看,在纖芯中前進的光束以蛇行狀傳播。由于光的各個路徑所需時間大致相同,所以傳輸容量較SI型大。

                2.按纖芯直徑來劃分

                如果按光芯直徑大小來分的話,可以分為以下類型。

                緩變型多模光纖:50/125 μm。

                緩變增強型多模光纖:62.5/125 μm。

                突變型單模光纖:8.3/125 μm。

                50/62.5/8.3(μm)均是指光纖纖芯直徑大小,125(μm)均是指光纖玻璃包層的直徑大小。

                因為光纖的包層直徑均為125 μm,所以以上3種類型的光纖就可標識為:50 μm /125 μm(光纖直徑/包層直徑)緩變型多模光纖、62.5 μm/125 μm緩變增強型多模光纖和8.3 μm/125 μm突變型單模光纖。在綜合布線系統中較為常用的是62.5 μm/125 μm緩變增強型多模光纖,其他兩種光纖應根據工程的實際需要選用。

                3.按光纖芯折射率分布劃分

                在這種劃分標準下,光纖又可以分為以下幾種類型。

                (1)階躍型光纖(Step Index Fiber,SIF)

                SIF又稱"突變型光纖",目前,單模光纖多屬此類,最早的多模光纖也屬此類。這種SIF光纖纖芯的折射率與包層的折射率成階躍型分布。它的特點是芯的折射率是均勻的,在芯和包層之間的分界面上,折射率有一不連續的階躍性突變。纖芯直徑為50~100 μm,光線以曲折形狀傳播,特點是信號畸變大。

                (2)漸變型光纖(Graded Index Fiber,GIF)

                GIF光纖也稱為梯度光纖,它有單模和多模兩種類型的光纖,其特點是纖芯中心的折射率最大,沿徑向往外逐步變小,最后達到包層的折射率。分布曲線近似為拋物線,形成一個連續漸變的梯度或坡度。纖芯直徑為50 μm,光線以正弦形狀傳播,信號畸變小。

                (3)單模環形光纖(Ring Fiber)

                這種光纖折射率分布與突變型光纖相似,纖芯直徑為8 μm~12 μm,光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播。因為光纖只能傳一個模式,聽說adss光纜。所以稱為單模光纖,其折射率最高,信號畸變小。

                (4)單模W形光纖(W-Fiber)

                這種光纖也稱為雙包層光纖,因其折射率分布像W形而得名。它的橫截面分為3個區域,每個區域內的折射率都是均勻的,學習gyta是什么意思。中心的折射率最高,中間區域折射率最低,最外面區域的折射率介于兩者之間?梢詫崿F10 Gbps容量的100 km的超大容量超長距離的信號傳送。

                (5)單模三角型光纖

                這種光纖纖芯折射率分布曲線為三角形,是一種新型的單模光纖。這種光纖在1.55 μm有微量色散,有效面積較大,適合于密集波分復用和狐子傳輸的長距離系統使用。

                (6)單模橢圓型光纖

                同樣,這種光纖也是因其纖芯折射率分布為橢圓型而得名的。這種光纖具有雙折射特性,即兩個正交偏振模的傳輸常數不同。強雙折射特性能使傳輸光保持其偏振狀態,因而又稱為雙折射光纖或偏振保持光纖。其優點是傳輸距離長。

                4.按光纖的組成材料劃分

                按光纖的組成材料可分為:石英玻璃光纖(主要材料為SiO2)、復合光纖(主要材料為SiO2、Na2O和CaO等氧化物)、硅酸鹽光纖、氟化物光纖、塑包光纖、全塑光纖、液芯光纖、測光光纖、尾光光纖和工業光纖等。光通信中主要用石英光纖,以后所說的光纖也主要是指石英光纖。

                (1)石英光纖

                石英光纖是一種以高折射率的純石英玻璃(SiO2)材料為芯,以低折射率的有機或無機材料為包皮的光學纖維。由于石英光纖傳輸波長范圍寬(從近紫外到近紅外,波長從0.38 μm ~2.0μm),所以石英光纖適用于紫外到紅外各波長信號及能量的傳輸。另外,石英光纖數值孔徑大、光纖芯徑大、機械強度高、彎曲性能好和很容易與光源耦合等優點,故在傳感、光譜分析、過程控制及激光傳輸、激光醫療、測量技術、刑偵,信息傳輸和照明等領域的應用極為廣泛。尤其是在工業和醫學等領域的激光傳輸中得到了廣泛的應用,這是其他種類的光纖無法比擬的。

                (2)復合光纖

                復合光纖(Compound Fiber)是在SiO2原料中再適當混合諸如氧化鈉(Na2O)、氧化硼(B2O3)、氧化鉀(K2O)等氧化物的多成分玻璃作成的光纖。其特點是多成分玻璃比石英的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫療業務的光纖內窺鏡。

                (3)氯化物光纖

                氯化物光纖(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡稱ZBLAN(即將氟化鋯(ZrF4)、氰化鋇(BaF2)、氟化鑭(LaF3)、氟化鋁(A1F2)、氰化鈉(NaF)等氯化物玻璃原料簡化成的縮語)。它主要工作在2pm~10pm波長的光傳輸業務。

                由于ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性,正在進行著用于長距離通信光纖的可行性開發,如其理論上的最低損耗在3pm波長時可達3dB/km~10dB/km,而石英光纖在1.55pm時卻在0.15dB/km~0.16dB/km之間。

                目前,ZBLAN光纖由于難于降低散射損耗,只能用在2.4pm~2.7pm的溫敏器和熱圖像傳輸,尚未廣泛實用。不過最近,為了利用ZBLAN進行長距離傳輸,正在研制1.3pm的摻錯光纖放大器(PDFA)。

                (4)塑包光纖

                塑包光纖(Plastic Clad Fiber)是將高純度的石英玻璃做成纖芯,而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較,具有纖芯租、數值孔徑(NA)高的特點。因此,易與發光二極管LED光源結合,損耗也較小,非常適用于局域網(LAN)和近距離通信。

                (5)全塑光纖

                全塑光纖是將纖芯和包層都用塑料(聚合物)制作成的光纖。早期產品主要用于裝飾和導光照明及近距離光鏈路的光通信中。 原料主要是有機玻璃(PMMA)、聚苯乙。≒S)和聚碳酸酯(PC)。損耗受到塑料固有的C-H結合結構制約,一般每千米可達幾十分貝。為了降低損耗正在開發應用氟索系列塑料。由于塑料光纖(Plastic Optical Fiber)的纖芯直徑為1 000 pm,比單模石英光纖粗100倍,接續簡單,而且易于彎曲,便于施工,近年來,加上寬帶化的進度,作為漸變型(GI)折射率的多模塑料光纖的發展受到了社會的重視。最近,它在汽車內部LAN中應用速度較快,未來在家庭LAN中也可能得到應用。

                (6)碳涂層光纖

                在石英光纖的表面涂敷碳膜的光纖,被稱為碳涂層光纖(CCF,Carbon Coated Fiber)。其機理是利用碳素的致密膜層,使光纖表面與外界隔離,以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封涂層光纖(HCF)的一種。

                (7)金屬涂層光纖

                金屬涂層光纖(Metal Coated Fiber)是在光纖的表面涂布Ni、Cu、A1等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的,目的在于提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一,也可作為電子電路的部件用。早期產品是在拉絲過程中,涂布熔解的金屬制作成的。由于此法因玻璃與金屬的膨脹系數差異太大,會增微小彎曲損耗,實用化率不高。近期,由于在玻璃光纖的表面采用低損耗的非電解鍍膜法的成功,使性能大有改善。

                (8)摻稀土光纖

                摻稀土光纖是在光纖的纖芯中,摻雜如鉺(Er)、釹(Nd)、鐠(Pr)等稀土族元素的光纖。1985年英國的南安普頓(Southampton)大學的佩恩(Payne)等人首先發現摻雜稀土元素的光纖(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振蕩和光放大的現象,從此揭開了摻鉺等光放大的面紗,F在已經實用的1.55 pmEDFA 就是利用摻鉺的單模光纖,利用1.47 pm的激光進行激勵,得到1.55 pm光信號放大的。另外,摻雜氟化物光纖放大器(PDFA)正在開發中。

                (9)發光光纖

                發光光纖是采用含有熒光的物質制造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時,產生的熒光,可經光纖閉合進行傳輸的光纖。發光光纖(Luminescent Fiber)可以用于檢測輻射線和紫外線,以及進行波長變換,或用做溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱做閃光光纖(Scintillation Fiber)。 發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上,目前正在開發塑料光纖。

                5.按光纖的套塑層分類

                按光纖的套塑層可分為"緊套光纖"和"松套光纖"兩類。"緊套光纖"中光纖被套管緊緊地箍住,不能在其中松動,它與塑料套層是一個整體結構。而"松套光纖"可在套管層中松動。套管內填充油膏,以防水滲入。若一根管內含有多根光纖,則稱為松套光纖束。緊套光纖和松套光纖的外觀及截面結構分別如圖3中的左、右圖所示。

                圖3 緊套光纖和松套光纖的外觀及截面結構

                其實光纖的分類還非常多,如還可以按一條光纖中所含光芯數量分,目前常見的就有4芯、6芯、8芯、10芯、12芯和14芯等,當然也有單芯的。注意這是指芯數,而不是指光傳輸模式中的單模和多模。無論單模還是多模光纖都可以有單芯和多芯光纖。

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                三 光纖結構及主要附件

                為了使大家對光纖結構有個初步了解,本節介紹一些常見類型的光纖結構,實際上光纖類型相當復雜,各種不同類型的光纖結構也是多種多樣的。

                如圖4中的左、右圖所示的分別為單芯光纖和多芯光纖截面結構示意圖。在光纖結構中我們還要了解的一點就是光纖的接口類型。我們經常見到諸如ST-ST光纖、ST-SC光纖,或者ST和SC光纖。這里的ST,SC是什么意思呢?原來ST和SC是指光纖連接器的兩種接口類型。http://www.polkrimnews.com/gsxw/185.html。對于10Base-F以太網標準連接,連接器通常是ST類型的;而對于100Base-FX以太網標準,連接器大部分情況下為SC類型的。ST連接器的芯外露,SC連接器的芯在接頭里面。如圖5中的左、右圖所示的分別是做好的一段ST-ST和ST-SC光纖;而在圖6中,從左到右依次為ST連接器、SC連接器、ST適配器和SC適配器。注意,不同品牌的這些附件產品的外觀可能有較大區別。

                圖4 單/多芯光纖結構

                圖5 帶ST-ST/ST-SC連接器的光纖

                圖6 ST/SC連接器和適配器

                光纖中的接口類型比較多,常見的有ST、SC、FC和LC等。ST連接插頭呈圓形,用于10Base-F網絡中,此時光纜中只有單根光導纖維(而非多股的帶狀結構),并且光纜以交叉連接或互連的方式連至光電設備上。在所有的單工終端應用中,綜合布線均使用ST光纖連接器。

                SC接頭是標準方型接頭,用于100Base-FX網絡中,是目前應用比較廣的光纖接口類型。傳輸設備側光接口一般用SC接頭。它采用工程塑料,具有耐高溫,不容易氧化等優點。LC接頭與SC接頭形狀相似,較SC接頭小一些。FC接頭是金屬接頭,緊固方式為螺絲扣。

                四 三種常見光纖的色散和非線性

                光纖是光信號的物理傳輸媒質,其特性直接影響光纖傳輸系統的帶寬和傳輸距離,目前已開發出不同特性的光纖以適應不同的應用。常用的光纖種類有常規單模光纖G.652、色散位移光纖G.653和非零色散位移光纖G.655這3種。

                這3類光纖的低損耗區都在1 310~1 600 nm波長范圍內。色散位移光纖G.653主要是為1 550 nm頻段的單一波長高速率傳輸研制的。非零色散位移光纖G.655包括大有效面積光纖(LEAF)、色散平坦光纖(DFF)和全波光纖(Allwave)等。影響光纖傳輸距離和傳輸性能的關鍵性因素之一是色散,它會影響傳輸系統,尤其是DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing,密集波分復用)系統指標的重要因素是光纖的非線性,它們對于不同類型光纖的傳輸性能有決定性的影響,特別是WDM(Wavelength Division Multiplexing,波分復用)系統的傳輸性能。

                1.色散對光纖傳輸的影響

                所謂色散是指入射到光纖的光脈沖經光纖傳輸以后,出射端光脈沖將發生時間展寬的這種現象。光纖色散按產生原因的不同,大致可分為3種,即模式色散、材料色散和波導色散。下面就此進行簡略說明。

                (1)模式色散

                在多模光纖中由于各傳輸模式的傳輸路徑不同,各模式到達出射端的時間不同,從而引起光脈沖展寬,由此產生的色散稱為模式色散。

                (2)材料色散

                光纖材料石英玻璃的折射率對不同的傳輸光波長有不同的值,包含有許多波長的太陽光通過棱鏡以后可分成7種不同顏色就是一個證明。由于上述原因,材料折射率隨光波長而變化從而引起脈沖展寬的現象稱為材料色散。

                (3)波導色散

                由于光纖的纖芯與包層的折射率差別很小,因而在界面產生全反射現象時,有一部分光進入到包層之內。由于出現在包層內的這部分光,大小與光波長有關,這就相當于光傳輸路徑長度隨光波波長的不同而異。具有一定波譜線寬的光源所發出的光脈沖射入到光纖后,由于不同波長的光其傳輸路程不完全相同,所以到達光纖出射端的時間也不相同,從而使脈沖展寬。具體說入射光的波長越長,進入到包層的光強比例就越大,傳輸路徑距離越長。由上述原因所形成的脈沖展寬現象叫做波導色散。

                材料色散和波導色散都與光波長有關,所以又統稱為波長色散。模式色散僅在多模光纖中存在,在單模光纖中不產生模式色散,而只有材料色散和波導色散。通常各種色散的大小順序是模式色散>材料色散>波導色散,因此多模光纖的傳輸帶寬幾乎僅由模式色散所制約。在單模光纖中由于沒有模式色散,所以它具有非常寬的帶寬。色散的單位是指單位光源光譜寬度、單位光纖長度所對應的光脈沖的展寬(延時差)。

                無論是核心網還是接入網,目前主要應用的還是G.652單模光纖,不過在核心網新建線路中已開始采用G.655光纖。光纖的選型是波分復用系統設計中很重要的一個問題,過去由于技術的限制光纖只有少數的幾種,同時我國已埋設的光纖幾乎都是常規單模光纖,選型問題顯得不是很重要,F在新型光纖種類越來越多,在設計波分復用系統和進行傳輸網建設時,光纖的選型就十分重要。

                G.652單模光纖在C波段1 530~1 565nm和L波段1 565~1 625nm范圍內的色散較大,一般為17~22ps/(nm·km)。當系統速率達到2.2Gbps以上時,需要進行色散補償,在10Gbps時系統色散補償成本較大。G.652單模光纖是目前傳輸網中敷設最為普遍的一種光纖。

                G.653色散位移光纖在C波段和L波段的色散一般為1~3.3 ps/(nm·km),在1 550 nm波段時是零色散,系統速率可達到20 Gbps,甚至40 Gbps,是單波長超長距離傳輸的最佳光纖。但是,由于其零色散的特性,在采用DWDM擴容時,會出現非線性效應,導致信號串擾,產生四波混頻(FWM),因此不適合采用DWDM。

                G.655非零色散位移光纖在C波段的色散為1~6 ps/(nm·km),在L波段的色散一般為6~10 ps/(nm·km),色散較小,避開了零色散區,既抑制了FWM,可采用DWDM擴容,也可以開通高速系統。Lucent公司和康寧公司的G.655光纖,分別叫做真波光纖(TrueWave)和SMF-LSTM光纖。真波光纖的零色散點在1 530 nm以下短波長區,在1 549~1 561 nm的色散系數為2.0~3.0 ps/(nm·km);SMF-LSTM光纖的零色散點在長波長區1 570 nm附近,系統工作在色散負區,在1 545 nm的色散值為1.5 ps/(nm·km)。新型的G.655光纖可以使有效面積擴大到一般光纖的1.5~2倍,大有效面積可以降低功率密度,減小光纖的非線性效應。

                2.光纖非線性對傳輸的影響

                非線性效應會造成一些額外損耗和干擾,惡化系統的性能。WDM系統光功率較大并且沿光纖傳輸很長距離,因此產生非線性失真。非線性失真有"受激散射"和"非線性折射"兩種。其中受激散射又分"拉曼散射(SRS)"和"布里淵散射(SBS)"。以上兩種散射使入射光能量降低,造成損耗。在光纖功率較小時可忽略。同樣,在光纖功率較小時,光的折射率與光功率無關,但功率較高時,需考慮非線性折射。非線性折射有以下幾種:四波混頻(FWM)、交叉相位調制(XPM)和自身相位調制(SPM)。其中四波混頻、交叉相位調制對系統影響最嚴重。你看光纜。

                因非線性效應是非常復雜的一個問題,在此不贅述。

                五 G.652與G.655光纖的應用

                目前用于傳輸網建設的主要光纖只有3種,即G.652常規單模光纖、G.653色散位移單模光纖和G.655非零色散位移光纖。而其中的G.653光纖除了在日本等國家的干線網上有應用之外,因其在開通WDM系統時會引起FWM等非線性效應,要開通WDM系統只有采取不等距波長間隔、減小入纖光功率等以犧牲系統性能為代價的解決方案,在我國的干線網上幾乎沒有應用。

                這樣,真正可以用于骨干網乃至城域網等應用的光纖只有G.652和G.655光纖兩種,但目前對于這兩種光纖在未來傳輸網中的應用存在著許多不同看法。

                通常G.652單模光纖在C波段1 530~1 565 nm和L波段1 565~1 625 nm的色散較大,一般為17~22 ps/(nm·km)。在開通高速率系統,如10Gbps和40Gbps及基于單通路高速率的WDM系統時,可采用色散補償光纖來進行色散補償。色散補償光纖(DCF)具有負色散斜率,可補償長距離傳輸引起的色散,使整個線路上1 550 nm處的色散大大減小,使G.652光纖既可滿足單通道10 Gbps、40 Gbps的TDM信號,又可滿足DWDM的傳輸要求。但DCF同時引入較大的衰減,因此它常與光放大器一起工作,置于EDFA(摻鉺放大器)兩級放大之間,這樣才不會占用線路上的功率余度。DWDM波長范圍越寬,補償困難越大。當位于頻段中心的波長補償好時,頻段低端的波長過補償,高端的波長則欠補償。目前一些設備廠商正在研制色散斜率補償,這種補償方式就會使得一定波長范圍內的光信號都得到均勻的補償,對于多通路的WDM系統有很大好處。

                G.655光纖的基本設計思想是在1 550 nm窗口工作波長區具有合理的較低的色散,足以支持10 Gbps的長距離傳輸而無須色散補償,從而節省了色散補償器及其附加光放大器的成本。同時,其色散值又保持非零特性,具有一起碼的最小數值,足以抑制非線性影響,適宜開通具有足夠多波長的WDM系統。初步研究結果表明,對于以10 Gbps為基礎的WDM系統,盡管G.655光纜的初始成本是G.652光纜的1.5~2倍,但由于色散補償成本遠低于G.652光纖,因而采用G.655光纜的系統總成本大約可以比采用G.652光纜的系統總成本低30%~50%。第二代的G.655光纖-大有效面積的光纖和小色散斜率光纖也已經大規模應用,前者具有較大的有效面積,可以更有效地克服光纖非線性的影響;后者具有更合理的色散規范值,簡化了色散補償,更適合于L波段的應用。兩者均適合于以10 Gbps為基礎的高密集波分復用系統。從技術實現的角度來看,G.652光纖和G.655光纖對于單通路速率為2.5 Gbps、10 Gbps的WDM系統都適用,根據設備制造商的系統設計不同,均可達到較好的性能。對于通路非常密集的WDM系統,G.652光纖對于非線性效應的抑制情況較好,而G.655光纖對于FWM等非線性效應的抑制較差,此時僅從性能角度來看,G.652光纖具有較大的優勢。綜合這兩種光纖應用的成本來看,采用G.652光纖開通基于2.5 Gbps的WDM系統是最經濟的選擇,對于基于10 Gbps的WDM系統需要進行色散補償,常用的方法是使用色散補償光纖,這不可避免地要增加系統成本,而G.655光纖開通基于10 Gbps的WDM系統時也需要進行少量的色散補償,但色散補償成本相對較低。對于新一代光纖的選型,需進一步考慮技術優勢、光纖成本及色散補償成本等方面的綜合因素,以便根據不同的應用選用最佳的光纖種類。

                綜上所述,我們可以得出以下的結論。

                基于2.5 Gbps及其以下速率的WDM系統,G.652光纖是一種最佳選擇。

                基于10 Gbps及更高速率的WDM系統,G.652和G.655光纖均能支持。

                通路非常密集的WDM系統,G.652光纖承載的系統在技術上有較大的優勢,在考慮光纖選型時應綜合性能及成本等多方面因素。

                在城域網中的光纖選型中,新一代的無水峰光纖因擴大了可用光譜,顯示出很強的優勢。

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