1.光導(dǎo)纖維技術(shù)特性
(o\~2e: c,ek]dTj 1.1.非零色散光纖
K@lV P!z z$b!J$A1 非零色散光纖(G.655光纖)的基本設(shè)計思想是在1550窗口工作波長區(qū)具有合理的、較低的色散, 足以支持10Gbps的長距離傳輸而無需色散補償,從而節(jié)省了色散補償器及其附加光放大器的成本；同時其色散值又保持非零特性, 具有最小數(shù)值限制，適宜開通具有足夠多波長的DWDM系統(tǒng), 同時滿足TDM和DWDM兩種發(fā)展方向的需要。
_ \[G7 9m!fW|4 為了達到上述目的，我們可以將零色散點移向短波長側(cè)或長波長側(cè), 使之在1550nm附近的工作波長區(qū)呈現(xiàn)一定大小的色散值以滿足上述要求。典型G.655光纖在1550nm波長區(qū)的色散值為G.652光纖的1/6～1/7，因此色散補償距離也大致為G.652光纖的6～7倍，色散補償成本(包括光放大器、色散補償器和安裝調(diào)試)遠(yuǎn)低于G.652光纖。另外，由于G.655光纖采用了新的光纖拉制工藝，具有較小的極化模色散，單根光纖的極化模色散一般不超過0.05ps/km0.5。即便按0.1ps/km0.5考慮，這也可以實現(xiàn)至少400km長的40Gbps信號的傳輸。
'h=2_%l@Y 8m 0sEV> 在兩種零色散點不同偏移方向的G.655光纖中，具有正色散的G.655光纖的主要優(yōu)點是可以利用色散補償其一階和二階色散；另外，由于在1550nm附近D為正，有可能與能夠產(chǎn)生負(fù)啁啾的MZ外調(diào)制器結(jié)合, 利用SPM技術(shù)來擴大色散受限傳輸距離甚至實現(xiàn)光孤子傳輸；最后, 這類光纖在1310nm波長區(qū)的色散較小，有利于開放1310窗口。但它的主要缺點是可能產(chǎn)生調(diào)制不穩(wěn)定性；另外, 這類光纖對XPM的影響比較敏感, 由之產(chǎn)生的性能劣化較大。
!}7m^ s9>!^MzBK 具有負(fù)色散的G.655光纖的主要優(yōu)點是不存在調(diào)制不穩(wěn)定性問題，接收機眼圖清楚, 對XPM的影響不敏感, 由之產(chǎn)生的性能劣化較小。其缺點是不能利用SPM來擴大色散受限傳輸距離, 也不支持光孤子通信, 1310nm窗口色散較大；此外，在光纖制造工藝相同和折射率剖面形狀類似的條件下，零色散波長較長的光纖要求有較大的波導(dǎo)色散，因而芯包折射率差較大，從而往往使之損耗較大而有效面積較小，最后，利用G.652光纖來補償這類光纖雖然僅能補償其一階色散, 但G.652光纖成本較便宜。在具有負(fù)色散的G.655光纖中, 不同廠家的具體設(shè)計和參數(shù)也不盡相同。原則上, 色散系數(shù)絕對值小有利于10Gbps信號傳得更遠(yuǎn), 但四波混和影響大, 復(fù)用的通路數(shù)少于色散系數(shù)絕對值較大的光纖，不利于密集波分復(fù)用系統(tǒng)應(yīng)用。另外,隨著系統(tǒng)應(yīng)用波長范圍向L波段擴展，這類光纖的零色散波長恰好處于1570nm附近,會發(fā)生四波混合問題,不利于開拓L波段應(yīng)用。隨著復(fù)用通路數(shù)越來越大以及系統(tǒng)應(yīng)用波長范圍向L波段擴展，這類光纖的弱點越來越顯著。
VV0$L=mo :Yqa[._AF 總的來看，兩類光纖各有優(yōu)缺點,共同的優(yōu)點是均能支持以10Gbps為基礎(chǔ)的長距離DW DM傳輸系統(tǒng)。當(dāng)傳輸距離為幾百公里范圍時, 即多數(shù)陸地傳輸系統(tǒng)應(yīng)用場合,具有正色散的G.655光纖上的脈沖有壓縮現(xiàn)象,眼開度較大,MI影響不大,比較有利,具有負(fù)色散的普通G.655光纖也同樣可用,但復(fù)用通路數(shù)不夠多;當(dāng)傳輸距離大于1000km時,兩類光纖上的脈沖均呈較大的展寬現(xiàn)象,必須使用色散補償技術(shù)。但要注意,具有正色散的G.655光纖上的脈沖頻譜展寬將會大到其中部分功率落到WDM濾波器通帶之外,或者會由于光放大器鏈的增益帶變窄而被濾掉。此時,負(fù)色散G.655光纖將是唯一的選擇,例如海纜系統(tǒng)應(yīng)用就是這樣。近來,隨著DWDM系統(tǒng)的工作波長區(qū)從C波段向L波段發(fā)展,具有正色散的G.655光纖正逐漸成為未來陸地光纖通信系統(tǒng)的主要光纖類型。
U @|_5[nl e:<>
Yq+ 1.2.低色散斜率光纖
J>35q'nN]F 4N&}hOM'S 所謂色散斜率指光纖色散隨波長變化的速率,又稱高階色散。在長途W(wǎng)DM傳輸系統(tǒng)中,由于色散的積累,各通路的色散都隨傳輸距離的延長而增大。然而,由于色散斜率的作用,各通路的色散積累量是不同的,其中位于兩側(cè)的邊緣通路間的色散積累量差別最大。當(dāng)傳輸距離超過一定值后,具有較大色散積累量通路的色散值超標(biāo),從而限制了整個WDM系統(tǒng)的傳輸距離。
i/z7a%$ kvn6
NiU 初期的G.655光纖主要是為C波段設(shè)計的, 因而色散斜率稍大一點問題不太大。 然而, 隨著寬帶光纖放大器技術(shù)的發(fā)展, DWDM系統(tǒng)的應(yīng)用范圍已經(jīng)擴展到L波段, 全部可用頻帶可以從1530～1565nm擴展到1530～1625nm。 在這種情況下, 如果色散斜率仍維持原來的數(shù)值{大約0.07～0.10ps/(nm2·km)}, 長距離傳輸時短波長和長波長之間的色散差異將隨距離增長而增加,勢必造成L波段高端過大的色散系數(shù), 影響10Gbps及以上速率信號的傳輸距離,或者說需要代價較高的色散補償措施才行,而低波段的色散又嫌太小,多波長傳輸時不足以壓制四波混合和交叉相位調(diào)制的影響。為此, 開發(fā)低色散斜率的G.655光纖是非常必要。通過降低色散斜率,我們可以改進短波長的性能而不必增加長波長的色散,使整個第三和第四窗口的色散變化減至最小,同時可以降低C波段和L波段色散補償?shù)某杀竞蛷?fù)雜性。目前, 美國貝爾實驗室已開發(fā)出新一代的低色散斜率G.655光纖(真波RS光纖) , 光纖色散斜率已從0.075ps/(nm2·km) 降到0.05ps/( nm2·km)以下。典型低色散斜率G.655光纖在1530～1565nm波長范圍的色散值為2.6～6.0 ps/(nm·km), 在1565～1625n m波長范圍的色散值為4.0～ 8.6 ps/(nm·km)。其色散隨波長的變化幅度比其他非零色散光纖要小35%～55%,從而使光纖在低波段的色散有所增加,最小色散也可達2.6ps/(nm·km),可以較好地壓制四波混合和交叉相位調(diào)制影響,而另一方面又可以使高波段的色散不致過大,可低于8.6ps/(nm·km),仍然可以使10Gbps信號傳輸足夠遠(yuǎn)的距離而無須色散補償,通信系統(tǒng)的工作波長區(qū)可以順利地從C波段擴展至L波段而不至于引起過大的色散補償負(fù)擔(dān),甚至只需一個色散補償模塊即可補償整個C波段和L波段。
@d|9(, Q IgL8u 1.3.大有效面積光纖
Qt 2hb kF .b) 超高速系統(tǒng)的主要性能限制是色散和非線性。通常,線性色散可以用色散補償?shù)姆椒▉硐?而非線性的影響卻不能用簡單的線性補償?shù)姆椒▉硐９饫w的有效面積是決定光纖非線性的主要因素,盡管降低輸入功率或減少系統(tǒng)傳輸距離和光區(qū)段長度也可以減輕光纖非線性的影響,但同時也降低了系統(tǒng)要求和性能價格比,可見光纖的有效面積是長距離密集波分復(fù)用系統(tǒng)性能的最終限制。為了適應(yīng)超大容量長距離密集波分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用, 大有效面積光纖已經(jīng)問世。
jEI
