目前,品種繁多的
光纖層出不窮,不僅在光通信和光傳感中占據(jù)著越來越重要的地位,而且在工業(yè)、電力、軍事、航空航天、生物醫(yī)學等方面也發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)、IPv6的試用和建設(shè)、“光進銅退”戰(zhàn)略進一步實施,國內(nèi)外對常規(guī)通信
光纖的需求進一步高漲,
光纖成為通信市場最為緊俏的商品之一。因此,我們需要改進工藝,降低
光纖成本,使
光纖到戶可以盡快的在廣大家庭中得到應用。
光纖通信技術(shù)中
光纖應用的現(xiàn)狀
普通單模
光纖
傳統(tǒng)的普通單模
光纖(G.652
光纖)在1310nm波長窗口色散為0,但是損耗較大 (0.35dB/km),在1550nm波長窗口損耗小(0.2dB/km),但是色散較大(20ps/nm•km)。為了利用
光纖的1550nm長窗口的低損耗特性和成熟的光放大技術(shù)(EDFA),而又想具有低色散,可以對
光纖的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,從而使零色散波長產(chǎn)生位移,設(shè)計出了色散位移
光纖,即 G.653
光纖。G.653
光纖在1550nm波長窗口的低損耗和低色散特性非常適合
光纖孤子通信的需要,在高速
光纖孤子通信系統(tǒng)中得到了大量應用,但是它1550rim處的色散為零,在進行WDM時會產(chǎn)生嚴重的FWM效應,不適應波分復用系統(tǒng)的需要。
高強度耐彎單模
光纖
在光通信領(lǐng)域中,高強度耐彎單模
光纖是企業(yè)最具競爭力的一種
光纖,主要是因為在
光纖網(wǎng)建設(shè)重點由骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)、用戶接入網(wǎng)發(fā)展,高強度耐彎單模
光纖主導的全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)正在成為光纜市場的主要拉動力,其中最具代表性的就是正在迅速發(fā)展的FTTH網(wǎng)絡(luò),高強度耐彎單模
光纖特點就是
光纖可以沿著建筑拐角施工,從而降低網(wǎng)絡(luò)布線的成本。
無水峰
光纖
與傳統(tǒng)的單模
光纖相比,無水峰
光纖具有下列優(yōu)勢:其一,在全部可用波長范圍內(nèi)比常規(guī)
光纖增加了約一半,可復用的波長數(shù)大大增加,可實現(xiàn)超大容量傳輸;其二,可用波長范圍大大擴展后,可以采用稀疏波分復用(CWDM)方案,使用波長間隔較寬、波長精度和穩(wěn)定度要求較低的元件,使元器件特別是無源器件的成本大幅度下降;其三,1350~1450nm波長窗口的
光纖色散僅為1550nm波長區(qū)的一半,容易實現(xiàn)高比特率長距離傳輸。
大有效面積
光纖
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?A href="http://m.huaquanjd.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e7%ba%a4&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光纖的有效面積是決定
光纖非線性的主要因素。為了適應超大容量長距離密集波分復用系統(tǒng)的應用,大有效面積
光纖已經(jīng)問世。在c波段,由大有效面積
光纖構(gòu)成的以10Gbit/s為基礎(chǔ)的高密集WDM系統(tǒng)信噪比較高,誤碼率較低,光放大器的間隔較長,因而得到了廣泛的應用。
寬帶光傳輸用非零色散
光纖
寬帶非零色散平坦
光纖以G.656
光纖為例,其特點是在工作波長范圍內(nèi)色散應大于所要求的非零值,有效面積合適,色散斜率基本為零。因此,應用G.656
光纖既可顯著降低系統(tǒng)的色散補償成本,又可進一步發(fā)掘石英玻璃
光纖潛在的巨大帶寬。使用 G.656
光纖時,可保證通道間隔100GHz、40 Gbit/s系統(tǒng)至少傳輸400 km。
光纖通信技術(shù)中
光纖的發(fā)展光子晶體
光纖
與常規(guī)
光纖不同,光子晶體
光纖(PCF)是由石英玻璃一空氣孔微小結(jié)構(gòu)組成的
光纖,其又可以分為實芯
光纖和空芯
光纖,即前者是由石英玻璃棒和石英玻璃毛細管加熱拉制成的,而后者則是由石英玻璃管和石英玻璃毛細管加熱拉制成的。在PCF的拉制過程中,改變拉制溫度和速度就可以調(diào)整PCF的結(jié)構(gòu)和性能,使得PCF作為光傳輸介質(zhì)和光器件具有許多誘人之處,實際上,人們是通過調(diào)整纖芯直徑、包層空氣孔直徑、包層空氣孔之間距離方式來達到分別制造出具有低衰減、高色散、非線性效應小(大模場直徑或者大有效面積)、保偏和小彎曲損耗等性能的PCF的目的。
塑料
光纖
塑料
光纖(POF)以其芯徑大、制造簡單、連接方便、可用便宜光源等優(yōu)點正在受到寬帶局域網(wǎng)建設(shè)者的青睞。正是寬帶局域網(wǎng)的迅速發(fā)展帶來了POF技術(shù)的革命性進步,特別是以全氟化的聚合物為基本組成的氟化塑料
光纖在局域網(wǎng)的逐步使用,標志著 PF-POF已由試驗室步入實際應用中。另外,為了提高POF帶寬和減小模間色散,POF都采用梯度折射率分布結(jié)構(gòu),再通過選擇小色散材料,提高模耦合效率和減小差分模衰減等措施,可以達到提高POF帶寬的目的。
用于局域網(wǎng)的新型多模
光纖
局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展,大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模
光纖來代替數(shù)字電纜,因此多模
光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模
光纖,是因為局域網(wǎng)傳輸距離較短,雖然多模
光纖比單模
光纖價格貴50%~100%,但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管價格則比激光管便宜很多,而且多模
光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑容易連接與耦合,相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。
空芯
光纖
美國一些公司及大學研究所正在開發(fā)一種新的空芯
光纖,即光是在
光纖的空氣中傳輸。從理論上講,這種
光纖沒有纖芯,減小了衰耗。增長了通信距離,防止了色散導致的干擾現(xiàn)象,可以支持更多的波段,并且它允許較強的光功率注入,預計其通信能力可達到目前
光纖的100倍。對于其究竟是否可以問世,我們拭目以待。
色散控制
光纖(DMF)
DWDM(密集波分復用)系統(tǒng)要求色散控制,使系統(tǒng)的色散特性既能足以抑制FⅣM
(四波混頻),又要使總色散為零。過去用交替連接正/負色散的
光纖或色散沿
光纖長度漸變的
光纖進行。在OFC99會議上,NTT docomo的40km DMF,其色散符號周期性變化是每20km為1周期。在1550nm的平均色散為-0.06ps/nm,色散斜率0.064ps/nm,衰減系數(shù) 0.2dB/km,兩端的截止波長分別為1.05nm和1.11µm。NTT docomo是通過在拉絲過程中控制拉絲速度、改變包層直徑,實際上是改變了芯徑,而芯徑影響色散的方式來實現(xiàn)其色散符號周期性變化的。
目前,
光纖新技術(shù)不斷涌現(xiàn)大幅度提高了
光纖的應用能力,并不斷擴大
光纖通信的應用范圍,
光纖通信技術(shù)的發(fā)展需要得到
光纖材料、制造工藝等多項技術(shù)的支持,
光纖通信的發(fā)展是
光纖、器件、系統(tǒng)三者彼此發(fā)展,共同促進的結(jié)果,不同種類的通信
光纖是為不同層次網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的,為了滿足新的通信系統(tǒng)應用,
光纖研究人員應不斷地開發(fā)出新型的通信
光纖。