光纤技术与光纤网络.doc

光纤技术与光纤网络 山东莱芜钢铁集团动力部 周志敏 莱芜 271104武汉理工大学信息工学院 周纪海 武汉 430070　　摘要:文中结合光导纤维技术的发展，分析了非零色散光纤、低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤的技术特性及其发展动向。阐述了光纤传输系统的基本原理、拓扑结构和光纤网络的施工技术以及我国光纤网络的发展过程，论述了在21世纪光纤网络的主流技术。关键词：光导纤维 光纤网络 技术特性 光纤传输 光纤施工1.光导纤维技术特性1.1.非零色散光纤　　非零色散光纤(G.655光纤)的基本设计思想是在1550窗口工作波长区具有合理的、较低的色散, 足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本；同时其色散值又保持非零特性, 具有最小数值限制，适宜开通具有足够多波长的DWDM系统, 同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。　　为了达到上述目的，我们可以将零色散点移向短波长侧或长波长侧, 使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值以满足上述要求。典型G.655光纤在1550nm波长区的色散值为G.652光纤的1/6～1/7，因此色散补偿距离也大致为G.652光纤的6～7倍，色散补偿成本(包括光放大器、色散补偿器和安装调试)远低于G.652光纤。另外，由于G.655光纤采用了新的光纤拉制工艺，具有较小的极化模色散，单根光纤的极化模色散一般不超过0.05ps/km0.5。即便按0.1ps/km0.5考虑，这也可以实现至少400km长的40Gbps信号的传输。　　在两种零色散点不同偏移方向的G.655光纤中，具有正色散的G.655光纤的主要优点是可以利用色散补偿其一阶和二阶色散；另外，由于在1550nm附近D为正，有可能与能够产生负啁啾的MZ外调制器结合, 利用SPM技术来扩大色散受限传输距离甚至实现光孤子传输；最后, 这类光纤在1310nm波长区的色散较小，有利于开放1310窗口。但它的主要缺点是可能产生调制不稳定性；另外, 这类光纤对XPM的影响比较敏感, 由之产生的性能劣化较大。　　具有负色散的G.655光纤的主要优点是不存在调制不稳定性问题，接收机眼图清楚, 对XPM的影响不敏感, 由之产生的性能劣化较小。其缺点是不能利用SPM来扩大色散受限传输距离, 也不支持光孤子通信, 1310nm窗口色散较大；此外，在光纤制造工艺相同和折射率剖面形状类似的条件下，零色散波长较长的光纤要求有较大的波导色散，因而芯包折射率差较大，从而往往使之损耗较大而有效面积较小，最后，利用G.652光纤来补偿这类光纤虽然仅能补偿其一阶色散, 但G.652光纤成本较便宜。在具有负色散的G.655光纤中, 不同厂家的具体设计和参数也不尽相同。原则上, 色散系数绝对值小有利于10Gbps信号传得更远, 但四波混和影响大, 复用的通路数少于色散系数绝对值较大的光纤，不利于密集波分复用系统应用。另外,随着系统应用波长范围向L波段扩展，这类光纤的零色散波长恰好处于1570nm附近,会发生四波混合问题,不利于开拓L波段应用。随着复用通路数越来越大以及系统应用波长范围向L波段扩展，这类光纤的弱点越来越显著。　　总的来看，两类光纤各有优缺点,共同的优点是均能支持以10Gbps为基础的长距离DW DM传输系统。当传输距离为几百公里范围时, 即多数陆地传输系统应用场合,具有正色散的G.655光纤上的脉冲有压缩现象,眼开度较大,MI影响不大,比较有利,具有负色散的普通G.655光纤也同样可用,但复用通路数不够多;当传输距离大于1000km时,两类光纤上的脉冲均呈较大的展宽现象,必须使用色散补偿技术。但要注意,具有正色散的G.655光纤上的脉冲频谱展宽将会大到其中部分功率落到WDM滤波器通带之外,或者会由于光放大器链的增益带变窄而被滤掉。此时,负色散G.655光纤将是唯一的选择,例如海缆系统应用就是这样。近来,随着DWDM系统的工作波长区从C波段向L波段发展,具有正色散的G.655光纤正逐渐成为未来陆地光纤通信系统的主要光纤类型。1.2.低色散斜率光纤　　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。在长途WDM传输系统中,由于色散的积累,各通路的色散都随传输距离的延长而增大。然而,由于色散斜率的作用,各通路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。　　初期的G.655光纤主要是为C波段设计的, 因而色散斜率稍大一点问题不太大。 然而, 随着宽带光纤放大器技术的发展, DWDM系统的应用范围已经扩展到L波段, 全部可用频带可以从1530～