| 1概述 隨著(zhù)密集波分復用DWDM技術(shù)、摻鉺光纖放大器EDFA技術(shù)和光時(shí)分復用 OTDM技術(shù)的發(fā)展和成熟，光纖通信技術(shù)正向著(zhù)超高速、大容量通信系統發(fā) 展，并且逐步向全光網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)。采用光時(shí)分復用OTDM和波分復用WDnm相結合的試驗系統，容量可達3Tb/s或更高；時(shí)分復用TDM的10Gb/s系統和與WDM相結合的32×10Gb/s和160×10Gb/s系 統已經(jīng)商用化，TDM40Gb/s系統已經(jīng)在實(shí)驗室進(jìn)行試驗。在如此高速率的DWDM系統中，開(kāi)發(fā)敷設新一代光纖已成為構筑下一代電信網(wǎng)的重要基 礎。要求新一代光纖應具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面積、低的偏振模色散，以克服光纖帶來(lái)的色散限制和非線(xiàn)性效應問(wèn)題。 光纖是光信號的物理傳輸媒質(zhì)，其特性直接影響光纖傳輸系統的帶寬和傳輸距離，目前已開(kāi)發(fā)出不同特性的光纖以適應不同的應用。目前常用的光纖種類(lèi)有常規單模光纖G.652、色散位移光纖G.653和非零色散位移光纖G.655，這些光纖 的低損耗區都在1310～1600nm波長(cháng)范圍內。色散位移光纖主要為1 550nm頻段的單一波長(cháng)高速率傳輸研制的；非零色散位移光纖，它包括大 有效面積光纖 LEAF、色散平坦光纖DFF、全波光纖ALL Wave等，真波光纖對波長(cháng)窗口、色散和PMD特性做了優(yōu)化，使之適宜1550nm頻帶上高比特率 DWDM傳輸，朗訊的另一種非零色散位移光纖全波光纖消除了1380nm處的水峰，為大城市METRODWDM應用做了優(yōu)化；CorninG公司的LEAF光纖，對抑制非線(xiàn)性效應有獨到之處。影響光纖傳輸的傳輸距離和 傳輸性能的關(guān)鍵性因素之一是色散，另一個(gè)影響傳輸系統尤其是DWDM系統 指標的重要因素是光纖的非線(xiàn)性，它們對于不同類(lèi)型光纖的傳輸性能有決定性 的影響，特別是WDM系統的傳輸性能。 無(wú)論是核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)，目前主要應用的還是G.652光纖。在核心網(wǎng)中新建線(xiàn)路已開(kāi)始采用G.655光纖，在接入網(wǎng)中已開(kāi)始應用光纖帶光纜。光纖的選型是波分復用系統設計中很重 要的一個(gè)問(wèn)題。過(guò)去由于技術(shù)的限制光纖只有少數的幾種，同時(shí)我國已埋設的 光纖幾乎都是常規單模光纖，選型問(wèn)題就不那么重復?，F在新型光纖越來(lái)越多 。在設計波分復用系統和進(jìn)行傳輸網(wǎng)建設時(shí)，光纖的選型就十分重要。本文在介紹新一代光纖發(fā)展情況的基礎上，分析了非線(xiàn)性效應對WDM傳輸的影響、G.655和G.652光纖在未來(lái)傳輸網(wǎng)上的應用，對兩種光纖上進(jìn)行ＷD Ｍ傳輸的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。 2光纖技術(shù)及新進(jìn)展 2.1 G.652單模光纖 G.652單模光纖在C波段1530～1565 nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22psnm·km，系統速率達到2.5Gbit/s以上時(shí)，需要進(jìn)行色散補償，在10Gbit/s時(shí)系統色散補償成本較大，它是目前傳輸網(wǎng)中敷設最為普遍 的一種光纖。 2.2G.653色散位移光纖 G.653色散位移光纖在C波 段和L波段的色散一般為－1～3.5psnm·km，在1550nm是零 色散，系統速率可達到20Gbit/s和40Gbit/s，是單波長(cháng)超長(cháng) 距離傳輸的最佳光纖。但是，由于其零色散的特性，在采用DWDM擴容時(shí)， 會(huì )出現非線(xiàn)性效應，導致信號串擾，產(chǎn)生四波混頻FWM，因此不適合采用DWDM。 2.3G.655非零色散位移光纖 G.655非零色散位移光纖在C波段的色散為1～6psnm·km，在L波段的色散一般為6～10ps nm·km，色散較小，避開(kāi)了零色散區，既抑制了四波混頻FWM，可采用DWDM擴容，也可以開(kāi)通高速系統。LuCent公司和康寧公司的G.655光纖，分別叫做真波光纖和SMF-LSTM光纖。真波光纖的零色散點(diǎn) 在1530nm以下短波長(cháng)區，在1549nm-1561nm的色散系數為 2.0-3.0ps／nm．km；SMF-LSTM光纖的零色散點(diǎn)在長(cháng)波 長(cháng)區1570nm附近，系統工作在色散負區，在1545nm的色散值為－1.5ps／nm．km。新型的G.655光纖可以使有效面積擴大到一般 光纖的1.5～2倍，大有效面積可以降低功率密度，減少光纖的非線(xiàn)性效應。國際上陸續又開(kāi)發(fā)出了一系列新型通信單模光纖，如大有效面積非零色散位 移單模光纖包括康寧的LEAF和朗訊的TrueWaveXL、低色散斜率 光纖TureWaveRS、斜率降低的大有效面積非零色散位移單模光纖、色散平坦型非零色散位移單模光纖、以及斜率補償單模光纖等。 2.3.1大 有效面積光纖和低色散斜率光纖 康寧Corning和郎訊還分別推出了LEAF和RS·TureWave光纖。它們都是第二代的非零色散位移光纖。 LEAF光纖將光纖的有效面積Aeff從常規的50μm2增加到72μm 2，增加了32％。有效面積代表在光纖中用于傳輸的光功率的平均面積，因 而大大地提高光纖中SBS、SRS、SPM、XPM等非線(xiàn)性效應的閾值。從而使系統具有更大的功率傳輸能力。它可以承載更大功率的光信號，這意味 著(zhù)可以實(shí)現更多的波長(cháng)通道數目、更低的誤碼率、更長(cháng)的放大間距和更少的放大器。所有這一切都意味 著(zhù)擁有更大的容量和更低的成本。 RS－TureWave光纖的最大優(yōu)點(diǎn)是 色散斜率小，僅為0.045ps／nm2·km。小的色散斜率和色散系數意味著(zhù)大的波長(cháng)通道數目、高的單通道碼率，同時(shí)它還可以容忍更高的非線(xiàn)性 效應。這也意味著(zhù)更大的容量和更低的成本。 2.3.2無(wú)水峰光纖 朗訊公司 發(fā)明的全波光纖ALL－waveFiber消除了常規光纖在1385nm 附近由于氫氧根離子造成的損耗峰，損耗從原來(lái)的2dB／km降到0.3dB／km，這使光纖的損耗在1310～1600nm都趨于平坦。其主要方 法是改進(jìn)光纖的制造工藝，基本消除了光纖制造過(guò)程中引入的水份。全波光纖 使光纖可利用的波長(cháng)增加100nm左右，相當于125個(gè)波長(cháng)通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗特性是很誘人的，但它在色散和非線(xiàn)性方面沒(méi) 有突出表現。它適于那些不需要光纖放大器的短距離城域網(wǎng)，可以傳送數以百 計的波長(cháng)通道。當可用波長(cháng)范圍大大擴展后，容許使用波長(cháng)精度和穩定度要求 較低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特別是無(wú)源器件的成本大 幅度下降，降低了整個(gè)系統的成本?？祵幑镜腗ETROCorTM光纖，消除了1380nm的水峰，其零色散波長(cháng)在1640nm波長(cháng)附近，也對色散特性負色散做了優(yōu)化，使得其特別適宜于低成本的城域WDM系統。 3光纖非線(xiàn)性對傳輸的影響 非線(xiàn)性效應會(huì )造成一些額外損耗和干擾，惡化系統的性能。WDM系統光功率 較大并且沿光纖傳輸很長(cháng)距離，因此產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。非線(xiàn)性失真有受激散射 和非線(xiàn)性折射兩種。其中受激散射有拉曼散射和布里淵散射。以上兩種散射使入射光能量降低，造成損耗。在入纖功率較小時(shí)可忽略。同樣，在入纖功率較小時(shí)，光的折射率與光功率無(wú)關(guān)，但功率較高時(shí)，需考慮非線(xiàn)性折射。非線(xiàn)性 折射有以下幾種：四波混頻FWM、交叉相位調制XPM、自身相位調制SPM。其中四波混頻效、交叉相位調制應對系統影響最嚴重。因非線(xiàn)性效應是非 常復雜的一個(gè)問(wèn)題，在此不贅述。 4G.652與G.655光纖在未 來(lái)傳輸網(wǎng)上的應用 目前用于傳輸網(wǎng)建設的主要光纖只有三種，即G.652常規單模光纖、G. 653色散位移單模光纖和G.655非零色散位移光纖。而其中的G.65 3光纖除了在日本等國家的干線(xiàn)網(wǎng)上有應用之外，因其在開(kāi)通WDM系統時(shí)會(huì )引起FWM等非線(xiàn)性效應，要開(kāi)通WDM系統只有采取不等距波長(cháng)間隔、減小 入纖光功率等以犧牲系統性能為代價(jià)，在我國的干線(xiàn)網(wǎng)上幾乎沒(méi)有應用，雖然這類(lèi)光纖在開(kāi)通TDM高速率系統方面有優(yōu)點(diǎn)，但在基于WDM系統的全光網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，該類(lèi)光纖并不具有優(yōu)勢，也不建議使用。 這樣，真正可以用于 骨干網(wǎng)乃至城域等應用的光纖只有G.652和G.655光纖兩種，雖然在 G.655光纖中又有多類(lèi)產(chǎn)品，但目前對于這兩種光纖在未來(lái)傳輸網(wǎng)中的應用又存在著(zhù)許多不同看法。 通常G.652單模光纖在C波段1530～15 65nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22ps／nm·km。在開(kāi)通高速率系統如10Gb/s和40Gb/s及基于單 通路高速率的WDM系統時(shí)，可采用色散補償光纖來(lái)進(jìn)行色散補償，色散補償 光纖DCF具有負色散斜率，可補償長(cháng)距離傳輸引起的色散，使整個(gè)線(xiàn)路上1 550nm處的色散大大減小，使G.652光纖既可滿(mǎn)足單通道10Gb／s、40Gb/s的TDM信號，又可滿(mǎn)足DWDM的傳輸要求。但DCF同 時(shí)引入較大的衰減，因此它常與光放大器一起工作，置于EDFA兩級放大之間，這樣才不會(huì )占用線(xiàn)路上的功率余度。DWDM波長(cháng)范圍越寬，補償困難越大，當位于頻段中心的波長(cháng)補償好時(shí)，頻段低端的波長(cháng)過(guò)補償，高端的波長(cháng)則欠補償，目前一些設備廠(chǎng)商正在研制色散斜率補償，這種補償方式就會(huì )使得一 定波長(cháng)范圍內的光信號都得到均勻的補償，對于多通路的WDM系統有很大好處。 G.655光纖的基本設計思想是在1550nm窗口工作波長(cháng)區具有合理的較低的色散，足以支持10Gb/s的長(cháng)距離傳輸而無(wú)需色散補償，從而節省了色散補償器及其附加光放大器的成本：同時(shí)，其色散值又保持非零特性，具有一起碼的最小數值，足以抑制非線(xiàn)性影響，適宜開(kāi)通具有足夠多波長(cháng)的WDM系統。初步研究結果表明，對于以10Gb/s為基礎的WDM系統，盡管G.655光 纜的初始成本是G.652光纜的1.5～2倍，但由于色散補償成本遠低于G.652光纖，因而采用G.655光纜的系統總成本大約可以比采用G. 652光纜的系統總成本低30％～50％。第二代的G.655光纖——大 有效面積的光纖和小色散斜率光纖也已經(jīng)大規模應用，前者具有較大的有效面 積，可以更有效地克服光纖非線(xiàn)性的影響；后者具有更合理的色散規范值，簡(jiǎn) 化了色散補償，更適合于L波段的應用。兩者均適合于以10Gb/s為基礎 的高密集波分復用系統。從技術(shù)實(shí)現的角度來(lái)看，G.652光纖和G.655光纖對于單通路速率為2.5Gb/s、10Gb/s的WDM系統都適用，根據設備制造商的系統設計不同，均可達到較好的性能。對于通路非常密集 的WDM系統，G.652光纖對于非線(xiàn)性效應的抑制情況較好，而G.655光纖對于FWM等非線(xiàn)性效應的抑制較差，此時(shí)僅從性能角度來(lái)看，G.652光纖具有較大的優(yōu)勢。綜合這兩種光纖應用的成本來(lái)看，采用G.652 光纖開(kāi)通基于2.5Gb/s的WDM系統是最經(jīng)濟的選擇，對于基于10Gb/s的WDM系統需要進(jìn)行色散補償，常用的方法是使用色散補償光纖，這不可避免地要增加系統成本，而G.655光纖開(kāi)通基于10Gb/s的WDM系統時(shí)也需要進(jìn)行少量的色散補償，但色散補償成本相對較低。對于新一代光纖的選型，需進(jìn)一步考慮技術(shù)優(yōu)勢、光纖成本及色散補償成本等方面的綜合 因素，以便根據不同的應用選用最佳的光纖種類(lèi)。我們不難得出以下結論： - 對于基于2.5Gb/s及其以下速率的WDM系統，G.652光纖是一種最佳選擇； -對于基于10Gb/s及更高速率的WDM系統，G.652和G.655光纖均能支持； -對于通路非常密集的WDM系統，G.652光纖承載的系統在技術(shù)上有較好的優(yōu)勢，在考慮光纖選型時(shí)應綜合性能及成本等多方面因素。 -對于城域網(wǎng)中的光纖選型，新一代的無(wú)水峰光纖因擴大了可用光譜，顯示出很獨特的優(yōu)勢。 5總結 傳輸網(wǎng)上常用的光纖種類(lèi)主要有G.652、G.653和G.655三種，G.655光纖中的新型光纖最多，如低色散斜率光纖、大有效面積光纖、無(wú) 水峰光纖等，光纖種類(lèi)的不斷增多對于我們來(lái)說(shuō)有了更多的選擇，以便構筑出 適于未來(lái)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的光纖網(wǎng)絡(luò )，相信隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何科學(xué)地選擇光纖類(lèi)型、如何抑制光纖非線(xiàn)性效應對傳輸的發(fā)展會(huì )越來(lái)越明確，未來(lái)傳輸網(wǎng) 的建設也會(huì )為我們的生活帶來(lái)更多的方便與快捷。 | 
