通信光纤研究进展及趋势

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1、重庆邮电大学研究生堂下考试答卷2013—2014学年第一学期考试科目光纤通信原理姓名学号年级2013级专业电子科学与技术2014年1月14日通信光纤研究进展及趋势(重庆邮电大学光电工程学院重庆400065)摘要：首先综述了通信光纤的发展过程，在文小还介绍了宽帶光传输非零色散位移光纤(G.656光纤)、塑料光纤和光子品体等通信光纤的特性以及它们的最新研究动向。关键词：光纤；衰减；色散OpticalfibercommunicationresearchprogressandtrendJi-TingHongChongqingUnivers

2、ityofPostsandTelecommunications,Chongqing400065,chinaAbstract：Thedevelopingprocessofsilicaopticalfiberisreviewedfirstly,Inthispaper,weintroducethecharacteristicsofthenon-zerodispersionopticalfiberandplasticopticalfiberandphotonicscrystalfiberbriefly.Next,wedemonstrate

3、thenewestdevelopingoftheopticalfibersfortelecommunications.Keywords:opticalfibber；Attenuation；Dispersiono前言随着密集波分复用(DWDM)技术、掺饵光纤放大器(EDFA)技术和光时分复用(0TDM)技术的逐渐成熟，光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统的方向发展，并且逐步向全光网络演进。釆用0TDM和DWDM相结合的试验系统,容量可达3Tb/s或更高;时分复用(TDM)的10Gb/s系统及其与波分复用(WDM)相结合的32X1

4、0Gb/s,160X10Gb/s系统已经商用化。在如此高速率的DWDM系统中，开发敷设新一代光纤已成为构筑下一代电信网的重要基础。新-代光纤应具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面积、低偏振模色散，以克服传统光纤带来的色散限制和非线性效应问题⑴。近年來国际上新兴的以经营1P业务为主的电信公司正掀起新一轮人规模建设光纤网的高潮，如美国仅全国性的新建长途网就达6个，计划新敷设的光纤路由约20万公里⑵。其动因主要是数据业务，特别是IP业务的爆炸式增长以及市场开放和竞争的加剧，造成核心网络的容量再次紧缺。为满足不断增长的带宽需求，DWDM

5、已成为必然选择，以充分利用光纤的巨大带宽资源，大幅度提高系统的传输容量⑶。我国正在逐步打破通信网络的垄断，人量新兴光纤网络公司(如网通、铁通等)不断涌现,全国正值大规模光缆敷设的前夕。1光纤的发展过程今天，在回顾光纤的发展历程的吋候，人们都会十分清晰地认识到，光纤通信中传输容量的扩大、传输速度的提高和传输距离的延长都少光纤的衰减、色散、非线性效应等紧密相关。光纤品种的推陈出新过程就是人们对光纤衰减、色散、非线性效应等性能在光纤通信系统屮所扮演的重要作用的认识过程。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大至华盛顿Z间建立了世界上第一个实

6、用化光纤通信系统，其传输速度为45Mbit/s,采用的是多模光纤。多模光纤自发明至今，始终是以想方设法减小衰减和模间色散、进一步提高光纤的传输带宽为研究小心。最近儿年，多模光纤的研究有了突变性进展，光纤的传输带宽得到了大幅度的提高。20世纪70年代末，人们试图用研制成功的长寿命半导体激光器來代替发光管光源，以获取更长的通信距离和更人的通信容量。可是，激光在多模光纤屮传输时会发生模式噪声。为克服模式噪声，1980年成功地研制出零色散点在1.31um的单模光纤（非色散位移单模光纤）oITU-T建议将这种单模光纤定义为G.652光纤。因

7、为单模光纤的设计思想是只传输一个模式，所以不发生多模光纤中传输时所发生的模式噪声。因此20世纪80年代中期，III激光器光源和G.652光纤组成的140Mbit/s光纤通信系统的中继距离和传输容量远远超过同轴电缆，从而使光纤通信逐渐取代铜缆成为电信业采用的主要通信方式。在20世纪80年代末，人们发现G.652光纤的最小衰减点位于工作波长1.55um处，该点的衰减仅为0.22dB/km左右，但是该点的色散系数则太大为18ps/nm.km。这个色散系数值会使光信号严重畸变，进而限制传输速率的提高和缩短传输距离。通过改变光纤折射率分布结

8、构所形成的波导的负色散來抵消材料的正色散，使G.652光纤的零色散点从1.31um波长位移到1.55um波长，研制出色散位移单模光纤。这种光纤的设计特点就是要在1.55um工作波长处同时实现衰减和色散两个性能的最佳:在衰减系数最小的同时，色散系数乂