新型光纤及其尺度
提要 光纤是光纤通讯系统中最基础的传输物理媒质 ，由于信息传送需要的不休增长 ，对光纤通讯系统提 出了新的要求 。因而 ，系统天然要对光纤提出新的要求 。原有各种类型的光纤不能适应这种新的需要 ，人们就 会钻研开发新型光纤以满足系统的要求 。本文在简述了光纤的发展过程及新型光纤产生的布景之后 ，介绍了 G.652D、G.655C和G.656三种新型光纤的重要个性以及它们的尺度造订情况 。 关键词 光纤通讯 光纤 尺度
1 概 述
自1966年“光纤之父”高锟博士预言光纤能够用于通讯至今 ，已经从前了37个年初 ，光纤通讯系统也已经 实用了28年 ，如今能够说进入了光纤通讯技术发展的顶峰时期 。系统的发展是与利用亲昵有关的 ，系统和光电 子器件的进取又对光纤提出了新的要求 ，推进了光纤技术的发展 。1975年第一个实用的光纤通讯系统是利用于 市话中继 ，并且其时的速度是45Mbit/s ，所使用的是多模光纤 ，并且利用在850nm的短波长窗口 。随着光纤通讯 系统的利用从市话扩大到远程 ，光纤850nm窗口的衰减显然较大 ，其时又研造成功了1300nm的长波长器件 ，因而 就产生了利用1300nm窗口的长波长光纤通讯系统 ，这些系统都还是使用G.651规范的多模光纤 。随着传输距离进 一步延长和传输速度的提高 ，多模光纤已经不能满足系统要求 。当单模激光器研造成功的时辰 ，G.652单模光纤 也应运而生 。并且由于光纤的1550nm窗口的衰减比1310nm窗口的衰减低 ，所以更高速度系统由于光接管活络度 的降低又但愿维持肯定的传输距离 ，逐步转到1550nm窗口来利用 。
从系统的角度来说 ，2.5Gbit/s以下的系统通常为衰减限度系统 ，而10Gbit/s及其以上速度的系统为色散限 造系统 。从衰减尽可能幼的方面看 ，10Gbit/s及其以上速度的系统应工作在1550nm窗口 ，但G.652光纤在该窗口 的色散太大 ，达到18~20ps/nm·km ，传输距离被限度在70~80km左右 。能否使光纤在1550nm窗口的衰减又幼而色 散也幼呢 ，没问题 ，其时研造出来的G.653色散位移光纤 ，就是在G.652光纤的基础上 ，将零色散点从1310nm窗 口移动到1550nm窗话柄现的 。但是当DWDM系统大量推广利用时发现 ，由于EDFA在DWDM中的使用 ，使进入光纤的 光功率有很大的提高 ，会使光纤产生非线性效应 。由于G.653光纤在1550nm窗口的色散值太幼 ，使得在G.653光 纤上工作的DWDM系统受四波混频效应的影响太严沉 。固然能够选取非均匀波路距离、色散支持技术等步骤来克 服 ，但终于使系统变得复杂 ，或者还削减了有效使用波路数 ，所以并不梦想 。G.652光纤在1550nm窗口的色散较 大 ，足以抑造四波混频景象 ，但因色散太大 ，不利于以10Gbit/s及其以上速度为基础的DWDM系统长距离传输 。 固然能够选取色散治理等技术来解决 ，也并不方便 。所以人们就去追求一种使光纤在1550nm窗口的色散既不很 大、又不为零的解决规划 ，这就是其时称为G.65x ，后来规范为G.655的非零色散位移光纤 。并且各个分歧的光 纤厂家又设计造作出多种分歧的G.655光纤 ，如大有效面积、低色散斜率等等 。
现实上 ，10Gbit/s及其以上速度的系统在光纤中的传输距离不仅受通常光纤的色度色散限度 ，更严沉的是 受偏振模色散PMD的限度 ，通常G.652光纤和G.655光纤的PMD较大且拥有统计个性 ，系统赔偿比力难题 。为了满 足高速度系统的要求 ，在2000年10月G.652光纤 和G.655光纤的尺度订正的时辰 ，将G.652光轻微分为G.652A、 G.652B、G.652C三种类型 。划定G.652A光纤只能支持2.5Gbit/s及其以下速度的系统（对缆内光纤的PMD系数不 撮要求） ，G.652B光纤能够支持10Gbit/s速度的系统（粗略地说 ，要求缆内光纤的PMD系数幼于0.5ps/km1/2） 。类似地 ，G.655光纤也相应划分为G.655A光纤和G.655B光纤 ，前者可支持波路距离为200GHz以上的DWDM系统 ， 后者能够支持波路距离为100GHz及其以下的DWDM系统 ，并能支持10Gbit/s 传输400km以上的距离 。同时由于光 纤造作工艺的不休成熟 ，出格是脱水工艺的改进 ，使原来在1380nm左近出现的水吸收峰根基隐没 ，使得G.652光 纤从1260nm到1670nm的整个领域都可用以通讯 。因而把这种光纤定名为G.652C光纤 ，G.652C光纤也能够支持 10Gbit/s速度的传输 。
当在光纤上传输的单信路速度达到40Gbit/s或对于以40Gbit/s为基础的WDM系统 ，PMD的影响更为显著 ，必 须进一步严化对光纤的PMD指标的要求 。另一方面 ，10Gbit/s系统已成为光纤传输的主流速度 ，但愿所有的光纤 蕴含G.652A、G.655A都能支持10Gbit/s系统的传输 ，对G.652B但愿能支持10Gbit/s 传输3000km以上的距离 ，显 然也必须减幼PMD的影响 。因而在2003年1月订正G.652光纤和G.655光纤标定时 ，不仅对原G.652A、G.652B、 G.652C以及G.655A、G/655B的指标做了调整 ，又界说了两种新型的光纤G.652D和G.655C光纤 。
初期的DWDM系统通常工作在C波段（1530~1565nm） ，然而 ，C波段只有35nm的领域 ，即便选取0.4nm的波路 距离 ，在1529~1560也只能铺排80个波路 。要进一步增长波路数 ，就必须增大可利用的波长领域 ，例如能够把L 波段（1565~1625nm）利用起来 ，这样 ，就有95nm的领域可利用 。由于1600~1625nm领域光纤的色散太大 ，所以 在L波段1570~1603nm领域内可铺排80个距离为0.4nm的波路 。C+L波段能够实现160波的系统 。要持续增长波路数 ，当然能够再减幼波路距离 ，但波路距离的减幼是有限度的 ，一方面增大了去复用的难度 ，另一方面太幼的间 隔使每个波路可传送的速度受到较大的限度 。所以寄但愿于再扩大可利用波长领域 。G.652C光纤的可用波长范 围达410nm ，但整个领域内色散的变动太大 ，系统进行赔偿的难度和价值太大 。因而人们想到 ，利用S+C+L三个 波段 ，为了削减系统的麻烦 ，又应让光纤在这个领域内色散的变动维持在一个较幼的领域 ，这就引出了对另一 种新型光纤的钻研 ，ITU-T把这种光纤定名为G.656光纤 。
本文鄙人面的部门重要介绍对G.652A、B、C ，G.655A、B光纤的新要求和三种新型光纤G.652D、G.655C和 G.656的个性及其尺度 。
2 G.652D光纤
如前所述 ，对于10Gbit/s 及其以上速度的高速系统来说 ，PMD对其传输距离的影响极大 ，从表1中能够看出 ，要支持统传输距离达400km ，则PMDQ必须幼于0.5 ps/?km ，此时可支持40Gbit/s系统的甚短距离2km的利用 。 当PMDQ幼于0.20 ps/?km时 ，10Gbit/s系统传输距离可达3000km以上 ，40Gbit/s系统传输距离可达80km以上 。当 PMDQ幼于0.10 ps/?km时 ，10Gbit/s系统传输距离可大于4000km ，而40Gbit/s系统传输距离可达400km以上 。在2003年1月批改G.652光纤标定时 ，但愿全面提高G.652光纤的个性 ，至少都要支持10Gbit/s的远程利用 ，对 G.652B要求支持40Gbit/s的远程利用 ，所以起头提出G.652B的PMDQ应幼于0.10ps/?km 。后来基于思考40Gbit/s 的利用重要从城域网起头 ，10Gbit/s系统的传送在3000km左右已经能够覆盖大部门利用情况 ，所以放宽到0.20 ps/?km 。经过调整过的各类G.652光纤的个性为：G.652A支持10Gbit/s系统传输距离可达400km ，10Gbit/s以太 网的传输达40km ，支持40Gbit/s系统的距离为2km 。相应的参数指标如表2所示 。
表2 G.652A光纤参数指标
对于G.652B型光纤 ，必须支持10Gbit/s系统传输距离可达3000km以上 ，40Gbit/s系统的传输距离为80km 。 相应的参数指标如表3所示 。
表3 G.652B光纤参数指标
对于G.652C型光纤 ，根基属性与 G.652A一样 ，但在1550nm的衰减系数更低 ，并且解除了1380nm左近的水吸 收峰 ，即系统能够工作在1360~1530nm波段 。相应的参数指标如表4所示 。
表4 G.652C光纤参数指标
为了使无水吸收峰光纤也能支持G.652B所支持的那些利用 ，必须对无水吸收峰光纤的PMDQ提出更严的要求 ，因而有必要界说一种新的光纤类型 ，即G.652D型光纤 。这种光纤的参数指标如表5所示 Ｄ芄豢闯 ，G.652D型 光纤的属性与G.652B光纤根基一样 ，而衰减系数与G.652C光纤一样 ，即系统能够工作在1360~1530nm波段 。
表5 G.652D型光纤参数指标 光纤属性
参数 表述 参数值
模场直径 波长
1310 nm
标称值领域 8.6 - 9.5μm
容差 ± 0.7μm
包层直径 标称值
125.0μm
容差 +/- 1 μm
同心度误差 最大 0.8 μm
包层不园度 最大 2.0%
光缆截止波长 最大 1260
宏弯损耗 半径 30mm
圈数 100
在1550 nm最大值 0.50 dB
接受应力 最大 0.69 GPa
色度色散系数 λ0min 1300 nm
λ0max 1324 nm
λ0max 0.093 ps/nm2*km
未成缆光纤 PMDQ 最大 未规范
光缆属性
参数 表述 参数值
衰减系数 1310 nm~1625nm最大值 0.4 dB/km
在 1383± 3 nm最大值 不大于1310nm的值
在1550nm最大值 0.3 dB/km
PMDQ M 20段光缆
Q 0.01 %
最大 PMDQ 0.20 ps/νkm
3 G.655C光纤
G.655光纤是为适于DWDM的利用而开发的 。2000年版的G.655尺度只将其分为A、B两种类型 。类似于对G.652 各类型光纤的要求全面提高 ，对G.655的A、B两类光纤的要求也都提高了 ，别离如表6和表7所示 。也就是说 ，虽 然新的G.655A光纤仍只能支持200GHz及其以上距离的DWDM系统在C波段的利用 ，却已经能够支持以10Gbit/s为基 础的DWDM系吐渌 。而新的G.655B光纤能够支持以10Gbit/s为基础的100GHz及其以下距离的DWDM系统在C和L波段 的利用 。
表6 G.655A型光纤参数指标 光纤属性
参数 表述 参数值
模场直径 波长
1310 nm
标称值领域 8.6 - 9.5μm
容差 ± 0.7μm
包层直径 标称值
125.0μm
容差 +/- 1 μm
同心度误差 最大 0.8 μm
包层不园度 最大 2.0%
光缆截止波长 最大 1450
宏弯损耗 半径 30mm
圈数 100
在1550 nm最大值 0.50 dB
接受应力 最大 0.69 GPa
色度色散系数波长领域为1530~1565nm λ0minn & *λmax 1530 nm & 1565 nm
Dmin的最幼值 0.1 ps/nm*km
Dmax的最大值 6.0 ps/nm*km
未成缆光纤 PMDQ 最大 未规范
光缆属性
参数 表述 参数值
衰减系数 在1550nm最大值 0.35 dB/km
PMDQ M 20段光缆
Q 0.01 %
最大 PMDQ 0.5ps/νkm
表7 G.655B型光纤参数指标 光纤属性
参数 表述 参数值
模场直径 波长
1310 nm
标称值领域 8.6 - 9.5μm
容差 ± 0.7μm
包层直径 标称值
125.0μm
容差 +/- 1 μm
同心度误差 最大 0.8 μm
包层不园度 最大 2.0%
光缆截止波长 最大 1450
宏弯损耗 半径 30mm
圈数 100
在1550 nm最大值 0.50 dB
接受应力 最大 0.69 GPa
色度色散系数波长领域为1530~1565nm λ0minn & *λmax 1530 nm & 1565 nm
Dmin的最幼值 0.1 ps/nm*km
Dmax的最大值 10.0 ps/nm*km
未成缆光纤 PMDQ 最大 未规范
光缆属性
参数 表述 参数值
衰减系数 在1550nm最大值 0.35 dB/km
PMDQ M 20段光缆
Q 0.01 %
最大 PMDQ 0.5ps/νkm
为了既能满足100GHz及其以下距离DWDM系统在C、L波段的利用 ，又能使N×10Gbit/s系统传送3000km以上 ， 或支持N×40Gbit/s系统传送80km以上 ，就规范了一种新的G.655C型光纤 。这种光纤的个性如表8所示 Ｄ芄豢 出除了PMDQ为0.20 ps/*km之表 ，它的其他属性和G.655B是一样的 。
表8 G.655C型光纤参数指标
光纤属性
参数 表述 参数值
模场直径 波长
1310 nm
标称值领域 8.6 - 9.5μm
容差 ± 0.7μm
包层直径 标称值
125.0μm
容差 +/- 1 μm
同心度误差 最大 0.8 μm
包层不园度 最大 2.0%
光缆截止波长 最大 1450
宏弯损耗 半径 30mm
圈数 100
在1550 nm最大值 0.50 dB
接受应力 最大 0.69 GPa
色度色散系数波长领域为1530~1565nm λ0minn & *λmax 1530 nm & 1565 nm
Dmin的最幼值 1.0 ps/nm*km
Dmax的最大值 10.0 ps/nm*km
未成缆光纤 PMDQ 最大 未规范
光缆属性
参数 表述 参数值
衰减系数 在1550nm最大值 0.35 dB/km
PMDQ M 20段光缆
Q 0.01 %
最大 PMDQ 0.20ps/νkm
4 G.656光纤
2002年 ，日本NTT公司和CLPAJ公司提出了应规范一种合用于DWDM系统S+C+L波段利用的新型光纤 ，即在 S+C+L波段为非零色散的光纤 ，得到列国专家的宽泛支持 。经过9个月的钻研 ，提出了这种光纤的根基规范 ，各 公司对这种光纤也都发展了钻研 ，提出了对一些关键指标取值的建议 。在强烈的会商之后 ，除少数参数表（虽 然少数 ，却很关键） ，根基达成了一致的定见 ，并把这种新型光纤定名为G.656光纤 。目前提出的有关G.656光 纤的规范如表9所示 。
表9中对模场直径MFD和色散系数还有分歧的定见 。这两个参数的取值涉及很多与利用有关的方面 ，两个值 之间也是关联的 。例如 ，MDF与光纤熔接损耗、色散系数、有效面积、非线性效应等都有关 。色散系数更直接影 响到系统出格是高速系统的受限传输距离、密集波分复用系统的四波混频等非线性效应等 。对于分歧的利用 ， 例如是城域还是远程 ，CWDM还是DWDM等 ，思考的启程点分歧 ，对取值的拔取天然有所分歧 。笔者的概想是：既 然利用有所区别 ，就应该允许参数值有差距 。因而比力妥善的解决规划是不用强求用一组指标来满足所有的应 用 ，能够把G.656光纤也分为A、B等分歧类型 ，别离规范合适于其利用的相应指标 ，则能够实现各得其所 。
表9 G.656型光纤参数指标 光纤属性
参数 表述 参数值
模场直径：
1) ver. 0.0中提出,
2) Alcatel提议,
3) Corning提议.
波长
1310 nm
标称值领域 7.0 - 10.0μm1)
8.0 - 11.0μm2)
8.0 - 10.0μm3)
容差 ± 0.7μm
包层直径 标称值
125.0μm
容差 +/- 1 μm
同心度误差 最大 0.8 μm
包层不园度 最大 2.0%
光缆截止波长 最大 1450
宏弯损耗 半径 30mm
圈数 100
在1550 nm最大值 0.50 dB
接受应力 最大 0.69 GPa
色度色散系数波长领域为1530~1565nm
1) ver. 0.0提议,
2) OFS, Corning和 NTT+CLPAJ提议,
3) Alcatel提议. λ0minn & *λmax 1460 nm & 1565 nm
Dmin的最幼值 2ps/nm.km
Dmax的最大值 8 ps/nm.km1)
11 ps/nm.km2)
15 ps/nm.km)3
未成缆光纤 PMDQ 最大 TBD
光缆属性
参数 表述 参数值
衰减系数 在1550nm最大值 0.35 dB/km
在1460nm最大值 0.4 dB/km
在1625nm最大值 0.4 dB/km
PMDQ M 20段光缆
Q 0.01 %
最大 PMDQ TBD
5 结 语
光纤技术在30多年来 ，有了很大的发展 ，出格是光纤造作工艺水平的不休提高 ，使光纤的质量、制品率极 大地提高 ，光纤的成本也在不休降落 ，为系统的利用提供了较有利的前提 。反过来 ，系统利用的种类和领域不 断扩大 ，也对光纤提出了新的要求 。为了满足系统的利用 ，不休开发出新的光纤类型 。G.655和G.656光纤的出 现 ，就是很好的例证 。事物的发展、变动总是无终点的 ，光纤技术的发展也不会滞碍不前 。我们不仅要亲昵注 意和跟踪它的发展 ，当令做出各类新型的光纤 ；沟腹庀肆煊虻耐得怯胂低车淖颐乔钻墙岷 ，提出适合 于新的利用的新型光纤 ，为我国光纤通讯技术的发展 ，做出新的更大的贡献 。
作者简介
毛 谦 1943年生于浙江省江山市 。1964年毕业于武汉邮电学院 ，1982年于武汉邮电科学钻研院获工学硕 士学位 。终年从事数字通讯及光纤通讯设备、系统和光传送网络、光接入网的钻延注开发工作 。现任武汉邮电 科学钻研院副院长兼总工程师；教授级高级工程师；战火科技学院院长；信息产业部光通讯产品质量监督检验 中心主任、总工程师；中国网锐尝试室主任；国际电联ITU-T SG15 中国专家组成员；信息产业部邮电科技委委 员；中国通讯学会会士；中国通讯学会光通讯专业委员会主任；湖北省通讯学会副理事长 ，光通讯委员会主任 委员 ，学术委员会主任委员；湖北省电子学会副理事长；中国通讯尺度化协会传送网与接入网技术委员会副主 席；湖北省尺度协会信息委员会主任委员；获国度有凸起贡献的中青年专家称号和国务院当局特殊津贴 。
