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希望你們年輕的一代,也能像蠟燭為人照明那樣,有一分熱,發(fā)一分光,忠誠(chéng)而踏實(shí)地為人類偉大的事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。 —法拉第(M.Faraday)
波導(dǎo)色散與制造光纖的材料特性和光纖的幾何尺寸有關(guān),改變單模光纖結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計(jì),就有可能設(shè)計(jì)不同種類的光纖。
已經(jīng)開(kāi)發(fā)的有色散位移光纖、非零色散位移光纖、色散補(bǔ)償光纖,以及在1.55μm衰減最小的光纖等。
圖3.4.1表示標(biāo)準(zhǔn)單模光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖和色散補(bǔ)償光纖的結(jié)構(gòu)和折射率分布。
圖3.4.1幾種單模光纖的結(jié)構(gòu)和折射率分布
a)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖b)色散位移光纖c)非零色散位移光纖d)色散補(bǔ)償光纖
圖3.4.2表示標(biāo)準(zhǔn)光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖、色散平坦光纖和色散補(bǔ)償光纖的色散特性和衰減特性。
圖3.4.2標(biāo)準(zhǔn)光纖、色散位移光纖、非零色散位移光纖、色散平坦光纖和色散補(bǔ)償光纖的色散和衰減特性
一、 G.652標(biāo)準(zhǔn)單模(SSM)光纖
標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3μm窗口的單模光纖,國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)把這種光纖規(guī)范為G.652《單模光纖和光纜特性》光纖,這屬于第一代單模光纖,其特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3μm時(shí),光纖色散很小,系統(tǒng)的傳輸距離只受一個(gè)因素,即光纖衰減所限制。但這種光纖在1.3μm波段的損耗較大,為0.3~0.4dB/km;在1.55μm波段的損耗較小,為0.2~0.25dB/km。色散在1.3μm波段為±3.5ps/(nm·km),在1.55μm波段較大,約為20ps/(nm·km)。這種光纖可支持用于在1.55μm波段的2.5Gbit/s的干線系統(tǒng),但由于在該波段的色散較大,若傳輸10Gbit/s的信號(hào),傳輸距離超過(guò)50km時(shí),就要求使用價(jià)格昂貴的色散補(bǔ)償模塊,另外由于它的使用也增加了線路損耗,縮短了中繼距離,所以不適用于DWDM系統(tǒng)。
二、G.653色散位移光纖(DSF)光纖G.652光纖的最大缺點(diǎn)是低衰減和零色散不在同一工作波長(zhǎng)上,為此,在20世紀(jì)80年代中期,成功開(kāi)發(fā)了一種把零色散波長(zhǎng)從1.3μm移到1.55μm的色散位移光纖,它屬于第二代單模光纖。
G.653光纖也分為A和B兩類,A類是常規(guī)的色散位移光纖,B類與A類類似,只是對(duì)偏振模色散(PMD)的要求更為嚴(yán)格,允許STM-64的傳輸距離大于400km,并可支持STM-256應(yīng)用。
三、G.654截止波長(zhǎng)位移光纖(CSF)
為了滿足海底光纜長(zhǎng)距離通信的需求,科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種應(yīng)用于1.55μm波長(zhǎng)的純石英芯單模光纖,它是通過(guò)降低光纖包層的折射率,來(lái)提高光纖SiO2芯層的相對(duì)折射率而實(shí)現(xiàn)的。該光纖具有更大的有效面積(大于110μm2),超低的非線性和損耗,它在1.55μm波長(zhǎng)附近僅為0.151dB/km,可以盡量減少使用摻鉺光纖放大器(EDFA)的數(shù)量,并具有氫老化穩(wěn)定性和良好的抗輻射特性,特別適用于無(wú)中繼海底DWDM傳輸。G.654光纖在1.3μm波長(zhǎng)區(qū)域的色散為零,但在1.55μm波長(zhǎng)區(qū)域色散較大,為17~20ps/(nm·km)。
G.655非零色散位移光纖(NZ-DSF)
色散位移光纖在1.55μm色散為零,不利于多信道WDM傳輸,因?yàn)楫?dāng)復(fù)用的信道數(shù)較多時(shí),信道間距較小,這時(shí)就會(huì)發(fā)生一種稱為四波混頻(FWM)的非線性光學(xué)效應(yīng),這種效應(yīng)使兩個(gè)或三個(gè)傳輸波長(zhǎng)混合,產(chǎn)生新的、有害的頻率分量,導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_。如果光纖線路的色散為零,F(xiàn)WM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重;如果有微量色散,F(xiàn)WM干擾反而還會(huì)減小。針對(duì)這一現(xiàn)象,科學(xué)家們研制了一種新型光纖,即NZ-DSF光纖。這種光纖實(shí)質(zhì)上是一種改進(jìn)的色散位移光纖,其零色散波長(zhǎng)不在1.55μm,而是在1.525μm或1.585μm處。在光纖的制作過(guò)程中,適當(dāng)控制摻雜劑的量,使它大到足以抑制高密度波分復(fù)用系統(tǒng)中的四波混頻,小到足以允許單信道數(shù)據(jù)速率達(dá)到10Gbit/s,而不需要色散補(bǔ)償。非零色散光纖消除了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng),而標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散位移光纖都只能克服這兩種缺陷中的一種,所以非零色散光纖綜合了標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散位移光纖最好的傳輸特性,既能用于新的陸上網(wǎng)絡(luò),又可對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造,它特別適合于高密度WDM系統(tǒng)的傳輸,所以非零色散光纖是新一代光纖通信系統(tǒng)的最佳傳輸介質(zhì)。