大学本科课件---光纤通信原理第4章光纤和光缆2010.ppt

第4章 光纤和光缆 §4.1 单模光纤及其应用 §4.2 光纤的选择 §4.3 光纤的温度特性和机械特性 §4.4 光缆的结构和种类 §4.1 单模光纤及其应用 G. 652 标准单模光纤 标准单模光纤是指零色散波长在1.3?m窗口的单模光纤，国际电信联盟(ITU-T)把这种光纤规范为 G.652 光纤。这属于第一代单模光纤。 其特点是当工作波长在 1.3?m 时，光纤色散很小，系统的传输距离只受一个因素，即光纤衰减所限制。 G. 652 标准单模光纤 G.652 光纤在1.3?m波段的损耗较大，约为 0.3 ~ 0.4dB/km；在1.55?m波段的损耗较小，约为 0.2~0.25 dB/km。 色散在1.3?m 波段为?3.5 ps/nm?km，在1.55?m波段较大，约为20ps/nm?km。 这种光纤可支持用于在1.55?m 波段的2.5Gb/s 的干线系统，但由于色散较大，若传输10Gb/s的信号，传输距离超过50km时，就要求使用价格昂贵的色散补偿模块。 另外，由于色散补偿模块的使用，增加了线路损耗，缩短了中继距离，不适用于DWDM系统。 G. 653 色散移位光纤 G.652光纤的最大缺点是低衰减和零色散不在同一工作波长上，这不仅使工程应用受到一定的限制，而且在 1.3 ?m的光纤放大器开发应用之前，使不经过光-电转换过程的全光通信无法实现。 G.653是在80年代中期开发成功的第二代单模光纤。它是一种将零色散波长从1.3 ?m移到 1.55?m的色散移位光纤(DSF, Dispersion-Shifted Fiber)。ITU把这种光纤的规范为G.653 。 光纤的色散特性 G. 654 衰减最小光纤 ITU将一种衰减最小的光纤规范为G. 654光纤。 它是一种可应用于1.55?m 波长的纯石英芯单模光纤，能够满足海底光缆长距离通信的需求。 在1.55?m波长附近衰减最小，仅为 0.185 dB/km。 在1.3?m波长区域色散为零，但在1.55?m波长区域色散较大，约为 17~20 ps/(nm?km)。 由色散移位光纤到非零色散光纤 色散移位光纤在 1.55 ?m 色散为零，不利于多信道的 WDM 传输，因为当复用的信道数较多时，信道间距较小，这时就会发生一种称为四波混频 (FWM，Four Wave Mixing) 的非线性光学效应，这种效应使两个或三个传输波长混合，产生新的、有害的频率分量，导致信道间发生串扰。 如果光纤线路的色散为零，FWM的干扰就会十分严重；如果有微量色散，FWM干扰反而还会减小。针对这一现象，科学家们研制了一种新型光纤，即非零色散光纤(NZ-DSF)。 G. 655 非零色散光纤 非零色散光纤实质上是一种改进的色散移位光纤。 其零色散波长不在1.55?m，而是在1.525?m 或 1.585?m处。 在光纤制作过程中，适当控制掺杂剂的量，使它大到足以抑制高密度波分复用系统中的四波混频，小到足以允许单信道数据速率达到 10Gb/s，而不需要色散补偿。 G. 655 非零色散光纤的特点 消除了色散效应和四波混频效应； 而标准光纤和色散移位光纤都只能克服这两种缺陷中的一种； 非零色散光纤综合了标准光纤和色散移位光纤最好的传输特性，既能用于新的陆上网络，又可对现有系统进行升级改造，它特别适合于高密度WDM系统的传输，所以非零色散光纤是新一代光纤通信系统的最佳传输介质。 非零色散光纤举例 ATT研制的真波光纤(True WaveTM) 美国康宁玻璃公司开发的叶状光纤(Leaf Fiber) 阿尔卡特的特锐光纤(TeraLightTM) 国内长飞公司的大保实光纤等 全波光纤 全波光纤 光纤制造商在1380nm 波长附近，把OH离子浓度降到了10-8以下，消除了（1360~1460nm 波段的损耗峰，使该波段的损耗也降低到0.3dB/km左右，可应用于光纤通信，而且色散值也小，所以在相同比特率下传输的距离更长。 全波光纤，就是在光纤的整个波段，从1280nm开始到1675nm终止，都可以用来通信，与常规光纤相比，全波光纤应用于DWDM，可使信道数增加50%，这就为DWDM系统应用于城域网创造了条件。 色散补偿光纤 色散补偿光纤 (DCF, Dispersion Compensating Fiber)是具有大的负色散光纤。 是针对现已敷设的 1.3?m 标准单模光纤而设计的一种单模光纤。 为了使现已敷设的1.3?m光纤系统采用WDM技术，就必须将光纤的工作波长从1.3?m改为 1.55?m。 标准光纤在1.55?m波长的色散不是零，而是正的17~20ps/(nm?km), 并且具有正的色散斜率，必须在这些光纤中加接具有负色散的色散补偿光纤，进行色散补偿，以保证整条光纤线路的