光纤的正确选择和使用(一)

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摘要:WDM (波分复用) 技术已经进入了实用化阶段，是传输干线进行扩容的有效手段。通过对G.652，G.653，G.655光纤的特性介绍和对复用技术的分析，提出了关于合理使用和正确选择光纤的建议。本文根据最新光纤技术标准，着重讨论在光缆网络建设中，必须考虑的最关键的光纤技术及选型问题。
关键词:光纤 时分复用 波分复用 选择
1 光纤的种类
1.1 多模光纤 多模光纤是指可以传输多个光传导模的光纤。在光纤通信初期，就是使用的就是多模光纤(G.651光纤)，其工作波长在850nm或1300nm，衰减常数分别为<4dB/km和<3dB/km，色散系数分别为<120ps/(nm.km)和<6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距离通信。但它芯径大，对于接头和连接器的要求都不高，使用起来比单模光纤要方便，目前多用于计算机局域网内。
1.2 单模光纤 单模光纤是指只传输一个光传导模（基模）的光纤。其主要优点是衰减较小，传输距离长，传输容量大，在长途骨干网、城域网、接入网等场合均有广泛应用。单模光纤由于只能传输基模，它不存在模间时延差，具有比多模光纤大得多的带宽，单模光纤的带宽可达几十GHz以上。所以单模光纤特别适合用于长距离、大容量的通信系统。随着光纤制造技术和通信技术的不断发展，单模光纤的种类也在发展。
常用的单模光纤有以下几种:
1.2.1 G.652光纤G.652光纤即常规光纤，它同时具有1310 nm 和1550nm两个窗口。零色散点位于1310nm窗口，而最小衰减位于1550nm窗口。这两个窗口的的典型值为:1310nm窗口的衰减为0.3～0.4dB/km，色散系数为0～3.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰减为0.19～0.25 dB/km，色散系数为15～20ps/(nm.km)。
1.2.2 G.653光纤 G.653光纤即色散位移光纤，又称1550nm 窗口性能最佳光纤。人们通过设计光纤折射剖面，使零色散点移到1550nm窗口，从而与光纤的最小衰减窗口获得匹配，使1550nm窗口同时具有最小色散和最小衰减。它在1550nm窗口的典型值为: 衰减系数为0.19～0.25dB/km，零色散点在1525～1575nm波长区，且在此区间色散系数<3.5ps/(nm.km)。这种光纤在1550nm窗口所具有的良好特性使之成为单波长、大容量、超长距离传输的最佳选择。如果纯粹沿着时分复用TDM方式进行系统扩容的话，可以直接开通20Gbit/s系统而不需要任何色散补偿措施。G.653光纤的重要缺陷是四波混频现象限制了波分复用(WDM)的使用。所谓四波混频现象是由于光纤的非线性引起的，当不同的波长同时在一根光纤中传输时，由于相互作用，会产生新的和、差波分量。
1.2.3 G.655光纤 G.655光纤即非零色散位移光纤，它是为了解决G.653光纤中严重的四波混频效应，对G.653光纤的零色散点进行了移动，使1540～1565nm区间的色散系数保持在1.0～4.0 ps/(nm.km)，避开了零色散区，维持了一个起码的色散值，从而可以比较方便地开通多波长WDM系统。在G.655 光纤的特性中，除了对零色散点进行搬移以外，其他各项特性与G.653 都相同。它在1550nm 窗口具有最小衰减系数和色散系数。虽然它的色散系数值稍大于G.653光纤，但相对于G.652光纤，已大大缓解了色散受限距离。它成功地解决了在1550nm波长区G.652光纤的色散受限和G.653光纤难以进行波分复用的缺点，同时具有这两种光纤的优点。它既可开通高速率的10Gbit/s、20Gbit/s的TDM系统，又可以进行WDM方式的扩容。
2 增加光纤传输容量的途径
在理论上，增加光纤传输容量可有以下几种方式: 空分复用(SDM)、电的时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、光的频分复用(O FDM)、光的时分复用(O TDM)和光孤子技术(So liton)。基于实用性，只对TDM 和WDM 两种扩容方式作简要介绍。
2.1 时分复用技术(TDM) TDM技术是一种对信号进行时分复用的技术，是一种传统的扩容方式。PDH的34，140，565Mbit/s以及SDH的155，622，2488，9952Mbit/s都是在电信号上进行复用。据统计，在215Gbit/s 以下，系统每升级一次每比特的传输价格可下降30%左右。正因为如此，在过去的升级中，人们首先采用的是TDM技术。随着复用速率的提高，例如达到10Gbit/s时已接近硅和砷化技术的极限，没有太多的潜力可挖，光纤色散的影响也更加严重， 要对光纤提出更高的要求。