隨著密集波分復用(DWDM)技術、光纖放大技術,包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、分布喇曼光纖放大器(DRFA)、半導體放大器(SOA)和光時分復用(OTDM)技術的發(fā)展和廣泛應用,
光纖通信技術不斷向著更高速率、更大容量的通信系統(tǒng)發(fā)展, 而先進的光纖制造技術既能保持穩(wěn)定、可靠的傳輸以及足夠的富余度,又能滿足光通信對大寬帶的需求,并減少非線性損傷。
多模光纖
多模光纖的中心纖芯較粗(50或62.5μm),可傳多種模式的光。常用的多模光纖為:50/125μm(歐洲標準),62.5/125μm(美國標準)。
近年來,多模光纖的應用增速很快,這主要是因為世界光纖通信技術將逐步轉向縱深發(fā)展,并行光互聯(lián)元件的實用化也大大推動短程多模光纜市場的快速增長,從而使多模光纖的市場份額持續(xù)上升。隨著千兆以太網的建立,以太網還將從Gbps向10Gbps的超高速率升級,10Gbps以太網標準(IEEE802.3ae),已于2002年上半年出臺。通信技術的不斷進步,大大促進了多模光纖的發(fā)展。
全波光纖
隨著人們對光纖帶寬需求的不斷擴大,通信業(yè)界一直在努力探求消除"水吸收峰"的途徑。全波光纖(All-WaveFiber)的生產制造技術,從本質上來說,就是通過盡可能地消除OH離子的"水吸收峰"的一項專門的生產工藝技術,它使普通標準單模光纖在1383nm附近處的衰減峰,降到足夠低的程度。1998年,美國朗訊公司研制了一種新的光纖制造技術,它能消除光纖玻璃中的OH離子,從而使光纖損耗完全由玻璃的特性所控制,"水吸收峰"基本上被"壓平"了,從而使光纖在1280?1625nm的全部波長范圍內都可以用于光通信,由此,全波光纖制造技術的難題也逐漸得到了解決。到目前為止,已經有許多廠家能夠生產通信用全波光纖,如朗訊公司的All-wave光纖、康寧公司的SMF-28e光纖、阿爾卡特的ESMF增強型單模光纖、以及藤倉公司的LWPfiber光纖等。
2000年4月,為適應光纖產品技術的最新進展,ITU對G.652單模光纖標準進行了大規(guī)模的修訂,到10月份正式定稿,對應于IEC(國際電工委員會)的分類編號B1.3,ITU-T將"全波光纖"定義為G.652c類光纖,主要適用于ITU-T的G.957規(guī)定的SDH傳輸系統(tǒng)和G.691規(guī)定的帶光放大的單通道SDH傳輸系統(tǒng)和直到STM-64(10Gb/s)的ITU-T的G.692帶光放大的波分復用傳輸系統(tǒng),對于1550nm波長區(qū)域的高速率傳輸通常也需要波長色散調節(jié)。
全波光纖在城域網建設中將會大有作為。從網絡運營商的角度來考慮,有了全波光纖,就可以采用粗波分復用技術,取其信道間隔為20nm左右,這時仍可為網絡提供較大的帶寬,而與此同時,對濾波器和激光器性能要求卻大為降低,這就大大降低了網絡運營商的建設成本。全波光纖的出現使多種光通信業(yè)務有了更大的靈活性,由于有很寬的波帶可供通信之用,我們就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業(yè)務段而分別使用??梢灶A見,未來中小城市城域網的建設,將會大量采用這種全波光纖。
人類追求高速、寬帶通信網絡的欲望是永無止境的,在目前帶寬需求成指數增長的情況下,全波光纖正越來越受到業(yè)界的關注,它的諸多優(yōu)點已被通信業(yè)界廣泛接受。
聚合物光纖
目前通信的主干線已實現了以石英光纖為基質的通信,但是,在接入網和光纖入戶(FTTH)工程中,石英光纖卻遇到了較大的困難。由于石英光纖的纖芯很細(6?10μm),光纖的耦合和互接都面臨技術困難,因為需要高精度的對準技術,因此對于距離短、接點多的接入網用戶是一個難題。而聚合物光纖(polymeropticalfiber,POF)由于其芯徑大(0.2?1.5mm),故可以使用廉價而又簡單的注塑連接器,并且其韌性和可撓性均較好,數值孔徑大,可以使用廉價的激光源,在可見光區(qū)有低損耗的窗口,適用于接入網。聚合物光纖是目前FTTH工程中最有希望的傳輸介質。
聚合物光纖分為多模階躍型SI-POF和多模漸變型GI-POF兩大類,由于SIPOF存在嚴重的模式色散,傳輸帶寬與對絞銅線相似,限制在5MHz以內,即便在很短的通信距離內也不能滿足FDDI、SDH、B-ISDN的通信標準要求,而GIPOF纖芯的折射率分布呈拋物線,因此模式色散大大降低,信號傳輸的帶寬在100m內可達2.5Gbps以上,近年來,GIPOF已成為POF研究的主要方向。最近,N.Tanio從理論上預測了無定形全氟聚丁烯乙烯基醚在1300nm處的理論損耗極限為0.3dB/km,在500nm處的損耗可低至0.15dB/km,這完全可以和石英光纖的損耗相比擬。G.Giorgio等人報道了100m全氟GIPOF的數據傳輸速率已達到11Gbps。因此,GIPOF有可能成為接入網,用戶網等的理想傳輸介質。
光子晶體光纖
光子晶體光纖(photoniccrystalfiber,PCF)是由ST.J.Russell等人于1992年提出的。對石英光纖來說,PCF的結構特點是在其中間軸向均勻排列空氣孔,這樣從光纖端面看,就存在一個二維周期性的結構,如果其中一個孔遭到破壞和缺失,則會出現缺陷,利用這個缺陷,光就能夠在其中傳播。PCF與普通單模光纖不同,由于它是由周期性排列空氣孔的單一石英材料構成,所以有中空光纖(holeyfiber)或微結構光纖(micro-structuredfiber)之稱。PCF具有特殊的色散和非線性特性,在光通信領域將會有廣泛的應用。
PCF引人注目的一個特點是,結構合理,具備在所有波長上都支持單模傳輸的能力,即所謂的"無休止單模"特性(endlesslysingle-mode),這個特性已經有了很好的理論解釋。這需要滿足空氣孔足夠小的條件,空氣孔徑與孔間距之比必須不大于0.2??諝饪纵^大的PCF將會與普通光纖一樣,在短波長區(qū)會出現多?,F象。
PCF的另一個特點是它具有奇異的色散特性?,F在人們已經在PCF中成功產生了850nm光孤子,預計將來波長還可以降低。PCF在未來超寬WDM的平坦色散補償中可能扮演重要角色。
世界L先的PCF產品商業(yè)化的公司----丹麥CrystalFiberA/S最近推出了新的光子晶體光纖產品系列。一種是中空的"空氣波導光子能帶隙晶體光纖"(air-guidingPhotonicBandgapFiber),此晶體光纖的纖芯是中空的,利用空氣作為波導,使光可以在特殊的能帶隙中傳輸。另外一種是"雙包層高數值孔徑摻鐿晶體光纖"(DoubleClad High NA Yb Fiber),該光纖可以用在光纖激光器或光纖放大器中,另外由于該光纖具有光敏性,還可以在它上面刻寫光纖光柵。
通信光纖面臨的問題
目前,光纖在光通信應用中還有許多問題有待解決。如色散與彌散、有限色散和小色散斜率、負色散、偏振模色散、非線性、大芯區(qū)有效面積彎曲損耗、綜合優(yōu)化面臨的矛盾、有效面積與色散斜率、負色散與損耗等。但有理由相信,隨著光通信技術的不斷進步,這些問題都會找到合適的解決辦法。
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