金鱗羽教你如何正確選擇和使用光纖

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1 光纖的種類
        1.1 多模光纖多模光纖是指可以傳輸多個光傳導模的光纖。在光纖通信初期，就是使用的就是多模光纖(G.651光纖)，其工作波長在850nm或1300nm，衰減常數(shù)分別為<4dB/km和<3dB/km，色散系數(shù)分別為<120ps/(nm.km)和<6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距離通信。但它芯徑大，對于接頭和連接器的要求都不高，使用起來比單模光纖要方便，目前多用于計算機局域網(wǎng)內(nèi)。
        1.2 單模光纖單模光纖是指只傳輸一個光傳導模（基模）的光纖。其主要優(yōu)點是衰減較小，傳輸距離長，傳輸容量大，在長途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場合均有廣泛應(yīng)用。單模光纖由于只能傳輸基模，它不存在模間時延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，單模光纖的帶寬可達幾十GHz以上。所以單模光纖特別適合用于長距離、大容量的通信系統(tǒng)。隨著光纖制造技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，單模光纖的種類也在發(fā)展。
常用的單模光纖有以下幾種:
        1.2.1 G.652光纖G.652光纖即常規(guī)光纖，它同時具有1310 nm 和1550nm兩個窗口。零色散點位于1310nm窗口，而最小衰減位于1550nm窗口。這兩個窗口的的典型值為:1310nm窗口的衰減為0.3～0.4dB/km，色散系數(shù)為0～3.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰減為0.19～0.25 dB/km，色散系數(shù)為15～20ps/(nm.km)。
        1.2.2 G.653光纖 G.653光纖即色散位移光纖，又稱1550nm 窗口性能最佳光纖。人們通過設(shè)計光纖折射剖面，使零色散點移到1550nm窗口，從而與光纖的最小衰減窗口獲得匹配，使1550nm窗口同時具有最小色散和最小衰減。它在1550nm窗口的典型值為: 衰減系數(shù)為0.19～0.25dB/km，零色散點在1525～1575nm波長區(qū)，且在此區(qū)間色散系數(shù)<3.5ps/(nm.km)。這種光纖在1550nm窗口所具有的良好特性使之成為單波長、大容量、超長距離傳輸?shù)淖罴堰x擇。如果純粹沿著時分復(fù)用TDM方式進行系統(tǒng)擴容的話，可以直接開通20Gbit/s系統(tǒng)而不需要任何色散補償措施。G.653光纖的重要缺陷是四波混頻現(xiàn)象限制了波分復(fù)用(WDM)的使用。所謂四波混頻現(xiàn)象是由于光纖的非線性引起的，當不同的波長同時在一根光纖中傳輸時，由于相互作用，會產(chǎn)生新的和、差波分量。
        1.2.3 G.655光纖 G.655光纖即非零色散位移光纖，它是為了解決G.653光纖中嚴重的四波混頻效應(yīng)，對G.653光纖的零色散點進行了移動，使1540～1565nm區(qū)間的色散系數(shù)保持在1.0～4.0 ps/(nm.km)，避開了零色散區(qū)，維持了一個起碼的色散值，從而可以比較方便地開通多波長WDM系統(tǒng)。在G.655 光纖的特性中，除了對零色散點進行搬移以外，其他各項特性與G.653 都相同。它在1550nm 窗口具有最小衰減系數(shù)和色散系數(shù)。雖然它的色散系數(shù)值稍大于G.653光纖，但相對于G.652光纖，已大大緩解了色散受限距離。它成功地解決了在1550nm波長區(qū)G.652光纖的色散受限和G.653光纖難以進行波分復(fù)用的缺點，同時具有這兩種光纖的優(yōu)點。它既可開通高速率的10Gbit/s、20Gbit/s的TDM系統(tǒng)，又可以進行WDM方式的擴容。
        2 增加光纖傳輸容量的途徑
        在理論上，增加光纖傳輸容量可有以下幾種方式: 空分復(fù)用(SDM)、電的時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、光的頻分復(fù)用(O FDM)、光的時分復(fù)用(O TDM)和光孤子技術(shù)(So liton)。基于實用性，只對TDM 和WDM 兩種擴容方式作簡要介紹。
        2.1 時分復(fù)用技術(shù)(TDM) TDM技術(shù)是一種對信號進行時分復(fù)用的技術(shù)，是一種傳統(tǒng)的擴容方式。PDH的34，140，565Mbit/s以及SDH的155，622，2488，9952Mbit/s都是在電信號上進行復(fù)用。據(jù)統(tǒng)計，在215Gbit/s 以下，系統(tǒng)每升級一次每比特的傳輸價格可下降30%左右。正因為如此，在過去的升級中，人們首先采用的是TDM技術(shù)。隨著復(fù)用速率的提高，例如達到10Gbit/s時已接近硅和砷化技術(shù)的極限，沒有太多的潛力可挖，光纖色散的影響也更加嚴重，要對光纖提出更高的要求。 2.2 波分復(fù)用技術(shù)(WDM ) 所謂波分復(fù)用技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)所具有的巨大帶寬資源(約有25THz)，采用波分復(fù)用器(合波器) 在發(fā)送端將不同規(guī)定波長的信號光載波合并起來并送入一根光纖進行傳輸。在接收端再由一個波分復(fù)用器(分波器) 將這些不同波長承載不同信號的光載波分開來。
        波分復(fù)用技術(shù)的主要特點有:①可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長傳輸增加幾倍至幾十倍。②使N 個波長復(fù)用起來在單模光纖中傳輸，在大容量長途傳輸時可以大量節(jié)約光纖。③由于同一光纖中傳輸?shù)男盘柌ㄩL彼此獨立，因而可以傳輸特性完全不同的信號，完成各種業(yè)務(wù)信號的綜合和分離，包括數(shù)字信號和模擬信號，PDH信號和SDH信號的綜合與分離。④波分復(fù)用通道對于數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號速率及電調(diào)制方式無關(guān)，是網(wǎng)絡(luò)擴充和發(fā)展中的理想手段。⑤利用WDM技術(shù)選路來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而可能實現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。
        3 關(guān)于正確選擇光纖的建議
        選擇光纖種類的必須考慮三個關(guān)鍵的參數(shù):①最大無中繼傳輸距離 ②每個波長的最大比特率 ③每根光纖的波長數(shù)。當然，以上參數(shù)都應(yīng)考慮光纖終期的要求，而不是初期的要求。根據(jù)以上參數(shù)，如果最大無中繼傳輸距離在50～100km(取決于激光器的種類)，那么G.652常規(guī)光纖則因其價格低是較為合適的選擇。如果距離更長，而且每個波長的最大比特率小于10Gbit/s，那么還是應(yīng)該首選常規(guī)光纖.如果距離長，但只需要單波長高速率(10Gbit/s 以上)，則可選用G.653色散位移光纖。如果距離長，而且需要多波長承載10 Gbit/s 或更高速率，那么G.655非零色散位移光纖是最佳的選擇。
        由此可以提出如下的光纖選擇原則:①短距離的中繼光纜和接入網(wǎng)光纜因為距離短，采用較多纖芯所增加的投資不大，因此一般應(yīng)選擇G.652常規(guī)光纖。②長途光纜因為傳輸距離長，采用較多纖芯時投資增加多，所以必須采用高速率和多波長的波分復(fù)用技術(shù)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用G.655色散位移光纖。
        據(jù)報道，近年來北美正在掀起新一輪的光纖敷設(shè)高潮，但在干線上已經(jīng)停止使用G.652光纖，而是全部采用G.655非零色散位移光纖。這一動向值得引起重視。
        無論是選用G.652光纖還是G.655光纖，除了對光纖的衰耗和色散等常規(guī)指標提出要求外，一般可以按傳輸10Gbit/s速率的要求提出PMD指標要求, 這樣就為以后利用波分復(fù)用手段迅速擴大傳輸系統(tǒng)的容量創(chuàng)造了條件。
編輯人：余芙蓉

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