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新型結構的光纖

編輯:光纖跳線   瀏覽:1831   發布時間:2012-09-28

  光纖的結構決定了光纖的傳輸性能,合理的折射率分布可以減少光的衰減和色散的產生。為了改善光纖的波導性能,特別是既想獲得低損耗,又想具有低色散,以適應長距離、大容量通信的要求,可以對光纖的結構進行設計,控制折射率的分布。如采用三角形折射率分布的結構:區配包層、凹陷包層、四包層結構,加大波導色散,從而使零色散波長產生位移,設計出了DSF(色散位移光纖),即G.653光纖,它把零色散波長搬到1550nm的最低損耗窗口,使光纖的損耗特性與色散特性得到了優化組合,提高了光纖通信系統的傳輸性能。

  G.653光纖在1550nm處的色散為零,給WDM(波分復用)系統帶來了嚴重的FWM(四波混頻)效應,為了克服DSF的不足,人們對DSF進行了改進,通過設計折射率的剖面,對零色散點進行位移,使其在1530-1565nm范圍內,色散的絕對值在1.0-6.0ps/(nm.km),維持一個足夠的色散值,以抑制FWM、SPM(自相位調制)及XPM(交叉相位調制)等非線性效應,同時色散值也足夠小,以保證單通道傳輸速率為10Gb/s,傳輸距離大于250km時無需進行色散補償。這種光纖即為NZDSF(非零色散位移光纖),ITU-T稱之為G.655光纖。

  第一代G.655光纖主要為C波段(1530-1565nm)通信窗口設計的,主要有美國Lucent公司的True Wave和Corning公司的SMF-LS光纖,它們的色散斜率較大。隨著寬帶寬光放大器(BOFA)的發展,WDM系統已經擴展到L波段(1565-1620nm)。在這種情況下,如果色散斜率仍然維持原來的數值(0.07-0.10ps/(nm2·km)),長距離傳輸時短波長和長波長之間的色散差異將隨著距離的增加而增大,勢必造成L波段高瑞過大的色散,影響了10Gb/s及以上高碼速信號的傳輸距離,或者采用高代價的色散補償措施;而低波段端的色散又太小,多波長傳輸時不足以抑制FWM、SPM、XPM等非線性效應,因此,研制和開發出低色散斜率的光纖具有重要的實際價值。

  第二代G.655光纖適應了上述要求,具有較低的色散斜率,較好地滿足了DWDM(密集波分復用)的要求。第二代G.655光纖主要有美國Lucent公司的True Wave-RS光纖和True Wave-XL光纖,其色散斜率降低到0.05ps/(nm2·km)以下,Corning公司的LEAF(大有效面積光纖)、Pirelli公司新近推出的FreeLight光纖,把工作窗口擴展到1625nm處。最近,美國Lucent公司新研制出了LazrSpeed多模光纖。第二代G.655光纖成功地克服了光纖非線性所帶來的傳輸損傷,大大地提高了光纖通信系統的傳輸性能。

  隨著光纖通信系統的迅速發展,又出現了DFF(色散平坦光纖),它采用特殊的雙包層或多包層結構,形成狹而深的折射率陷講,加強波導色散,從而在1300nm和1550nm處獲得零色散,使光纖在1300-1600nm的波長范圍內總色散近于平坦,使光纖的帶寬得到擴展,有利于DWDM及相干光通信的發展。

  DWDM系統希望能夠在盡可能寬的可用波段上進行波分復用,將各種不同速率和性質的業務分配給不同的波長,在光路上進行選路與分插,而可用波段內的1385nm附近羥基(OH-)吸收峰的存在,造成了光功率的嚴重損失,限制了1350-1450nm波段的使用。為此,各個公司都致力于消除OH-吸收峰,開發出“無水峰光纖”,從而實現1350-1450nm第五窗口的實際應用。美國Lucent公司開發出的All Wave光纖,克服了OH-的諧波吸收,從而實現了1280-1625nm范圍內完整波段的利用。這一有效工作波長范圍的增大,有利于通過增大波長通道之間的間距來降低對OPD(光無源器件)、OAD(光有源器件)的要求,大大降低了通信系統的成本,同時可以通過加大波分復用的密度,實現光纖通信系統的超大容量傳輸。

  強度調制一直接檢測的通信系統可以實現高碼速、大容量傳輸,而且具有調制容易的優點,但實質上是一種“噪聲通信系統”,而相干光通信-外差式的通信系統具有長中繼、高傳輸速率優點,它采用光的相位、偏振來傳遞信息。為了適應相干通信系統的要求,已經研制出了“熊貓”型、“蝴蝶結”型和“扁平”型的高雙折射保偏光纖,以及具有“邊坑”型的單模單偏振保偏光纖,為未來全光通信奠定了基礎。


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