光纤技术与光纤网络.doc

.页眉. 页脚.. 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 . 非零色散光纤非零色散光纤( 光纤) 的基本设计思想是在 155 0 窗口工作波长区具有合理的、较低的色散, 足以支持 10Gbp s 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 DWD M 系统,同时满足 TDM 和 DWDM 两种发展方向的需要。.页眉. 页脚.. 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 光纤在 1550nm 波长区的色散值为 光纤的 1/6 ~ 1/7 , 因此色散补偿距离也大致为 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 光纤。另外,由于 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 。即便按 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 光纤中, 具有正色散的 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 SP M 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 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, . 页脚.. 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 光纤来补偿这类光纤虽然仅能补偿其一阶色散,但 光纤成本较便宜。在具有负色散的 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 1570n m 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 5 光纤上的脉冲有压缩现象, 眼开度较大,M I 影响不大, 比较有利, 具有负色散的普通 5 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, . 页脚.. 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 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 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 DWD M 系统的工作波长区从 C 波段向 L 波段发展, 具有正色散的 5 光纤正逐渐成为未来陆地光纤通信系统的主要光纤类型。 . 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