有效面积光纤性能及组成的密集波分复用系统

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1、有效面积光纤性能及组成的密集波分复用系统～教育资源库摘要：本文介绍了超大有效面积光纤的特性及其组成的密集波分复用系统。　　　　关键词：有效面积　密集波分复用　光纤　系统　　　　1　引言　　　　随着人们对语言、数据、图像等信息业务需求的日益增长，迫使各个网络运营商不断地对其干线传输网络进行扩容升级。当今，各个网络运营商对干线传输网络的扩容升级普遍采用的技术方法是时分复用（TDM）和密集波分复用（D）.　　　　网络运营商在扩容升级中采用的方法是提高单信道速率，即时分复用将传输速率由10Gbit/s升至40Gbit/s和密集波分复用，即将信道间隔减小由100GHz缩小到50GHz甚至于25GH

2、z。人们将更高速率和更多信道的信息合波后送入一根光纤，以求增大单根光纤的传输容量和降低每比特的成本。但是，更高的单信道速率和更小的信道间隔意味着对光纤的色散、色散斜率、偏振模色散、非线性效应（四波混频交叉相位调制等）等性能，提出新的严格要求。　　　　1996年，康宁公司的刘燕民博士等为减小由密集波分复用注入光纤的有效面积上的光强过大使光纤产生了非线性效应，采用了增大光纤有效面积的方法开发了LEAF光纤。LEAF光纤折射率分布以下一个三角形内芯和一个折射率上升包环芯来达到扩大光纤有效面积的目的。LEAF光纤的典型有效面积为72μm2。LEAF光纤的特点是增加了光纤有效面积，提高了光纤

3、承受更大的光功率能力，克服了光纤的非线性效应，改善了系统的光信噪比，延长了光放大器距离，增加了密集波分复用的信道数。本文仅就2001年9月30日--10月4日在荷兰阿姆斯丹召开的27届欧洲光通信会和11月12日-15日在美国召开的50届国际线缆会上分别介绍的日本采用了180μm2超大有效面积光纤特性和175μm2超大有效面积光纤组成的密集波分复用系统的组成与性能作了简要介绍，以飨读者。　　　　2　光纤特点　　　　可以供超大有效面积光纤选用的折射率分布形式有多种，但是考虑到超大有效面积光纤的截止波长和宏弯损耗，日立公司采用了折射率为-0.05％的下凹包层折射率分布，他们计算的光

4、纤芯折射率分布应满足180μm2有效面积的要求。这种光纤的截止波长为1450nm，在1550nm的宏弯损耗（弯曲直径，20mm）为50dB/m。这种宏弯损耗水平的光纤，通过采用优化的松套管结构制造成光缆，可以实现在工作波长的传输。他们通过计算，确定了光纤芯折射率值n。　　　　与其他光纤制造方法相比，VAD方法更适合于大量生产，故超大有效面积光纤采用VAD方法生产。这种光纤的典型性能。在松套成缆后，测量的1550nm衰减系数为0.82dB/km，偏振色散系数值为0.022ps/根号km。　　　　3　光纤性能　　　　当今，国内各大电信业务运营商已经或正在积极建设自己的2.5Gbit/s

5、或10Gbit/s，甚至于为未来开通40Gbit/s的密集波分复用传输系统做技术准备。这样，在构筑下一代长途干线光网络时，人们首选G.655光纤用作为光传输介质。对G.655光纤要着重考虑的性能包括：衰减、色散、色散斜率、偏振模色散、非线性效应。这些性能互相依赖彼此影响，需要进行合理的权衡。　　　　系统的中继距离与光纤衰减成反比。然而，人们用来解决光纤衰减的两个具体途径为：1）光纤材料通过提纯工艺使过渡金属离子和OH-离子的含量已降到百万分之一至十亿分之一；2）光纤制造过程日益完善使得光纤的制造缺陷，如气泡、芯包结构不完善等引起的损耗也基本消除。现在石英玻璃光纤本身的衰减已基本降低到了理

6、论极限水平。另外，系统设备厂商则通过在传输线路上加放掺铒光纤放大器、拉曼放大器来对衰减的信号进行有效放大，以此来延长长途干线传输线路上光纤的传输中继距离。　　　　光纤的色散是由于不同的光脉冲以略微不同的速度传输而引起的光脉冲展宽。在D系统中特别是信道数几十上百和单信道速率为10Gbit/s或40Gbit/s的情况下，光纤色散对系统传输质量影响十分显著。系统设计者十分清楚的知道系统中继距离与光纤色散系数和传输速率平方倒数成反比。当D系统中单信道传输速率越高，信道数越多，光脉冲传过光纤长度越长，脉冲就会展得更宽。脉冲展宽会使其与D系统中其他相邻脉冲发生重叠，引起码间干扰。干扰越大，误码率越高

7、或接收机不能区分数字编码的0和1。因此，高速率和密集波分复用系统系统应特别重视光纤的色散。　　　　光纤的偏振模色散是指单模光纤中脉冲的两个互相垂直的偏振模，以不同的速度的传输所引起来的时延差。系统的最大传输距离与偏振色散系数平方和传输速率平方的倒数成反比，即偏振模色散系数越大，传输速率越高，系数最大传输距离就越短。偏振模色散与色散相似会使光脉冲展宽和相邻脉冲重叠，进而引起接收机的误码。而且光纤的色散和色散斜率已有成熟的补偿技术，偏振