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[普及知識]光纖的標準有哪些?

(一)光纖標準分類

目前,國際上光纖的標準主要是采用ITU-T系列的標準,對單模光纖的標準是G.650“單模光纖相關(guān)參數(shù)的定義和試驗方法”、G.652“單模光纖和光纜特性”、G.653“色散位移單模光纖和光纜特性”、G.654“截止波長位移型單模光纖和光纜特性”、G.655“非零色散位移單模光纖和光纜特性”及G.656“用于寬帶傳輸?shù)姆橇闵⑽灰乒饫w和光纜特性”;對多模光纖的標準是G.651“50/125μm多模漸變折射率光纖和光纜特性”。

國際電工委員會也頒布了系列標準 IEC 60793,我國的光纖標準包括國家標準 GB/T 15912系列,以及工業(yè)和信息化部頒布的通信行業(yè)標準YD/T系列。

1.漸變型多模光纖(G.651光纖)

漸變型多模光纖的工作波長有兩種:1310nm和1550nm。在這兩種工作波長上,光纖均處于多模工作狀態(tài)。這種光纖在1310nm處具有最小的色散值,而在1550nm處具有最小的衰減系數(shù)。

國際電工委員會(IEC)將漸變型多模光纖按照纖芯/包層尺寸進一步分為A1a、A1b、A1c和A1d四種。它們的纖芯(μm)/包層直徑(μm)/數(shù)值孔徑分別為50μm/125μm/0.2、62.5μm/125μm/0.275、85μm/125μm/0.275和100μm/140μm/0.316。

目前數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng)(LAN)大量用到多模光纖,接入網(wǎng)的引入光纜和室內(nèi)軟光纜也要用到多模光纖。用得較多的是A1a(50μm/125μm)和A1b(62.5μm/125μm)。

2.標準單模光纖(G.652光纖)

標準單模光纖也稱為非色散位移光纖,其零色散波長在1310nm處,在波長為1550nm處衰減最小,但有較大的正色散。工作波長既可選用1310nm,又可選用1550nm。這種光纖是使用最為廣泛的光纖之一。

G.652類光纖進一步分為 A、B、C、D四個子類。G.652A光纖主要適用于 ITU-T G.951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直到STM-16的SDH傳輸系統(tǒng),只能支持2.5Gb/s及以下速率的系統(tǒng)。

G.652B光纖主要適用于ITU-TG.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)直到STM-64的ITU-T G.692帶光放大的波分復(fù)用傳輸系統(tǒng),可以支持對PMD有參數(shù)要求的10Gb/s速率的系統(tǒng)。G.652C光纖的適用范圍同 B類相似,這類光纖允許G.951傳輸系統(tǒng)使用在1360~1530nm之間的擴展波段,增加了可用波長數(shù)。G.652D光纖為無水峰光纖,其屬性與G.652B光纖基本相同,而衰減系數(shù)與G.652C光纖相同,可以工作在1360~1530nm全波段。

由于在1550nm波段的色散較大,利用G.652光纖進行速率為10Gb/s以上的信號長途傳輸時,必須引入色散補償光纖進行色散補償,并需引入更多的摻鉺光纖放大器來補償由于色散補償光纖所產(chǎn)生的損耗。

3.色散位移光纖(G.653光纖)

G.653光纖又稱為色散位移光纖(Dispersion Shifted Fiber,DSF),是指零色散點在1550nm附近的光纖,它相對于G.652光纖,零色散點發(fā)生了移動,所以叫色散位移光纖。這種光纖非常適合于長距離、單信道、高速光纖通信系統(tǒng),可以在這種光纖上直接開通40Gb/s系統(tǒng),而不需要采用任何色散補償措施。但該光纖在1550nm窗口的色散非常小,比較容易產(chǎn)生各種光學非線性效應(yīng)。光纖非線性效應(yīng)導(dǎo)致的四波混頻對DWDM系統(tǒng)的影響嚴重,由于這個原因,G.653并沒有得到廣泛推廣,色散位移光纖正在被非零色散位移光纖所取代。

4.截止波長位移型單模光纖(G.654光纖)

截止波長是單模光纖中光信號能以單模方式傳播的最小波長。截止波長條件可以保證在最短光纜長度上單模傳輸,并且可以抑制高次模的產(chǎn)生或可以將產(chǎn)生的高次模噪聲功率代價減小到完全可以忽略的地步。

截止波長位移型單模光纖在1550nm波長工作窗口具有極小的衰減(0.18dB/km)。與G.652光纖比較,這種光纖的優(yōu)點是在1550nm工作波長處衰減系數(shù)極小,其彎曲性能好。另外,該光纖的最大特點是工作波長為1310nm的系統(tǒng)將處于多模工作狀態(tài)。這種光纖主要應(yīng)用在傳輸距離很遠,且不能插入有源器件的無中繼海底光纖通信系統(tǒng)中。

5.非零色散位移單模光纖(G.655光纖)

G.655光纖是將零色散點的位置從1550nm附近移開一定波長數(shù),使零色散點不在1550nm附近的DWDM工作波長范圍內(nèi),這種光纖就是非零色散位移光纖(NDSF)。

6.非零色散位移單模光纖(G.656光纖)

光纖的幾個傳輸波段為C波段(1530~1565nm)、L波段(1565~1625nm)、E波段(1360~1460nm)、S波段(1460~1530nm)、U波段(1625~1675nm)、O波段(1250~1360nm)。G.656光纖是為了進一步擴展DWDM系統(tǒng)的可用波長范圍,在S波段(1460~1530nm)、C波段(1530~1565nm)和L波段(1565~1625nm)波段均保持非零色散的一種新型光纖。

(二)光纖的演進

隨著光纖傳輸速率的提高,尤其是近年來,隨著光纖放大器的應(yīng)用和波分復(fù)用(WDM)技術(shù)的發(fā)展,人們對光纖有了一些新的要求。在以前的傳輸網(wǎng)上,進入光纖的光功率不大,光纖呈現(xiàn)出線性傳輸特性,影響光纖傳輸特性的因素主要是損耗和色散。然而,隨著光纖放大器的應(yīng)用,超過+18dBm以上的光信號被耦合進一根光纖,波分復(fù)用技術(shù)使一根光纖中有了數(shù)十條甚至上百條光波道。這時,較高的光能量聚集在很小的截面上,光纖開始呈現(xiàn)出非線性特性,并成為最終限制傳輸系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。主要的非線性現(xiàn)象是受激散射和非線性折射(克爾效應(yīng))。

在1550nm處,常規(guī)的G.652光纖具有最低損耗特性。再配合使用光纖放大器,可以在G.652光纖上開通8×2.5Gb/s或16×2.5Gb/s,甚至32×2.5Gb/s系統(tǒng)。但由于G.652光纖在1550nm處的色散值較大,受其影響,當單一波道上的傳輸速率提高到10Gb/s時,傳輸距離就會大大縮短。因此,高速率的傳輸系統(tǒng)要求采取色散補償?shù)姆绞浇档虶.652光纖在1550nm處的色散系數(shù),如在G.652光纖線路中加入一段色散補償模塊。但由于采用色散補償模塊,會引入較高的插入損耗,系統(tǒng)必須使用光纖放大器,造成系統(tǒng)建設(shè)成本的提高。因此,在骨干傳輸網(wǎng)上,利用G.652光纖開通高速、超高速系統(tǒng)不是今后的發(fā)展方向。

將G.652光纖的零色散波長從1310nm移至1550nm處,便成為了G.653色散位移光纖。在G.653光纖上,使用光纖放大器技術(shù),可將高功率光信號在單波道上傳輸?shù)酶h,是極好的單波道傳輸媒介,可以毫無困難地開通長距離高速系統(tǒng)。但是對于DWDM復(fù)用系統(tǒng),這種光纖不是合適的媒介。G.653光纖在工作區(qū)內(nèi)的零色散點是導(dǎo)致光纖非線性四波混合效應(yīng)的源泉。一般來講,四波混合的效率取決于通路間隔和光纖的色散。通路間隔越窄,光纖色散越小,不同光波間相位匹配就越好,四波混合的效率也就越高,而且一旦四波混合現(xiàn)象產(chǎn)生,就無法用任何均衡技術(shù)來消除。但是,若有意識地在生產(chǎn)光纖時使其具有一定的色散,如大于0.1ps/(nm· km),則可有效地抑制四波混合現(xiàn)象。因此,一種專門為高速、超大容量波分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計的新型光纖誕生了,這就是G.655非零色散位移光纖。

G.655光纖的零色散點不在1550nm附近,而是向長波長或短波長方向位移,使得1550nm附近呈現(xiàn)出一定大小的色散(ITU-T規(guī)范為0.1~6ps/(nm· km))。這樣可大大減小四波混頻的影響,有利于密集波分復(fù)用系統(tǒng)的傳輸。但同時,也要控制1550nm附近的色散值不能太大,以保證速率超過10Gb/s的信號可以不受色散限制地傳輸300km以上。根據(jù)零色散點出現(xiàn)的位置的不同,G.655光纖在1530~1565nm的工作區(qū)內(nèi)所呈現(xiàn)的色散值也不同。零色散點在1530nm以下時,在工作區(qū)內(nèi)色散值為正值,這種正色散G.655光纖適合陸地傳輸系統(tǒng)使用;零色散點在1565nm以上時,在工作區(qū)內(nèi)色散值為負值,這種負色散G.655光纖適合海底傳輸系統(tǒng)使用。

上述三種光纖的主要技術(shù)規(guī)范見表1.7。

表1.7 光纖的主要技術(shù)規(guī)范

[普及知識]光纖的標準有哪些?

2002年7月,由日本NTT提出了G.656光纖標準。與G.655比較,G.656光纖支持更寬的工作波長:1450~1625nm。與G.652光纖比較,G.656光纖支持更小的色散系數(shù):2~15ps/(nm· km)。采用G.656光纖能夠有效提高現(xiàn)有DWDM系統(tǒng)的容量,由現(xiàn)有的C+L波段擴展為S+C+L波段,如采用100GHz波道間隔可增加40個波長。同時,G.656色散相對較小的特點使得運營商在部署CWDM系統(tǒng)時,無須考慮色散補償。其通過擴大光纖工作波長范圍,提高傳輸速率和復(fù)用信道數(shù)來達到降低系統(tǒng)成本的目的。

對以上所述部分標準光纖典型傳輸特性和應(yīng)用范圍進行比較,參見表1.8。

表1.8 標準光纖典型傳輸特性和應(yīng)用范圍比較

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