光纖通訊技術概述

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1、光纖通訊技術概述一引言隨著Internet的迅速普及以及寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網（B-■SDN〉的快速發(fā)展，人們對信息的需求呈現(xiàn)出爆炸性的增長，幾乎是每半年翻一番。在這樣的背景下，信息高速公路建設己成為世界性熱潮。而作為信息高速公路的核心和支柱的光纖通信技術更是成為重中之重。很多國家和地區(qū)不遺余力地斥巨資發(fā)展光纖通信技術及其產業(yè),光纖通信事業(yè)得到了空前發(fā)展。此外，由于信息的生產、傳播、交換以及應用對國民經濟和國家安全有決定性的影響，所以，與其它行業(yè)相比，光纖通信更具有特殊意義。光纖通信事業(yè)是一個巨大的系統(tǒng)工程。它的各個組成部分互為依存、互相推動，共同向前發(fā)展。就光纖通信技術本身來說

2、，應該包括以下幾個主要部分:光纖光纜技術、傳輸技術、光有源器件、光無源器件以及光網絡技術等。二光纖光纜技術的進展光纖技術的進步可以從兩個方面來說明：一是通信系統(tǒng)所用的光纖；二是特種光纖。早期光纖的傳輸窗口只有3個，即850nm（第一窗口）、1310nm（第二窗口）以及1550nm（第三窗口〉。近幾年相繼開發(fā)出第四窗口（L波段〉、第五窗口（全波光纖）以及S波段窗口。其中特別重要的是無水峰的全波窗口。這些窗口開發(fā)成功的巨大意義就在于從1280nm到1625nm的廣闊的光頻范圍內，都能實現(xiàn)低損耗、低色散傳輸，使傳輸容量幾百倍、幾千倍甚至上萬倍的增長。這一技術成果將帶來巨大的經濟效益

3、。另一方面是特種光纖的開發(fā)及其產業(yè)化，這是一個相當活躍的領域。特種光纖具體有以下幾種:1.有源光纖這類光纖主要是指摻有稀土離子的光纖。如摻餌（Er3+〉、摻釹（Nb3+）、摻鐠（Pr3+）、摻鐿（Yb3+）、摻銩（Tm3+〉等，以此構成激光活性物質。這是制造光纖光放大器的核心物質。不同摻雜的光纖放大器應用于不同的工作波段，如摻餌光纖放大器（EDFA〉應用于1550nm附近（C、L波段）；摻鐠光纖放大器（PDFA〉主要應用于1310nm波段；摻銩光纖放大器（TDFA）主要應用于S波段等。這些摻雜光纖放大器與喇曼（Raman）光纖放大器一起給光纖通信技術帶來了革命性的變化。它的顯

4、著作用是：直接放大光信號，延長傳輸距離；在光纖通信網和有線電視網（CATV網）中作分配損耗補償；此外，在波分復用（WDM）系統(tǒng)中及光孤子通信系統(tǒng)中是不可缺少的關鍵元器件。正因為有了光纖放大器，才能實現(xiàn)無中繼器的百萬公里的光孤子傳輸。也正是有了光纖放大器，不僅能使WDM傳輸?shù)木嚯x大幅度延長，而且也使得傳輸?shù)男阅茏罴鸦?.色散補償光纖（DispersionCompesationFiber,DCF）常規(guī)G.652光纖在1550nm波長附近的色散為17ps/nmxkm。當速率超過2.5Gb/s時，隨著傳輸距離的增加，會導致誤碼。若在CATV系統(tǒng)中使用，會使信號失真。其主要原因是正色

5、散值的積累引起色散加劇，從而使傳輸特性變壞。為了克服這一問題，必須采用色散值為負的光纖,即將反色散光纖串接入系統(tǒng)中以抵消正色散值，從而控制整個系統(tǒng)的色散大小。這里的反色散光纖就是所謂的色散補償光纖。在1550nm處，反色散光纖的色散值通常在-50?200ps/nmxkm。為了得到如此髙的負色散值，必須將其芯徑做得很小，相對折射率差做得很大，而這種作法往往又會導致光纖的衰耗增加（0.5?1dB/km〉。色散補償光纖是利用基模波導色散來獲得髙的負色散值，通常將其色散與衰減之比稱作質量因數(shù)，質量因數(shù)當然越大越好。為了能在整個波段均勻補償常規(guī)單模光纖的色散，最近又開發(fā)出一種既補償色散

6、又能補償色散斜率的”雙補償”光纖(DDCF)。該光纖的特點是色散斜率之比(RDE〉與常規(guī)光纖相同，但符號相反，所以更適合在整個波形內的均衡補償。3.光纖光柵(FiberGrating)光纖光柵是利用光纖材料的光敏性在紫外光的照射(通常稱為紫外光”寫入”)下，于光纖芯部產生周期性的折射率變化(即光柵)而制成的。使用的是摻鍺光纖，在相位掩膜板的掩蔽下，用紫外光照射(在載氫氣氛中〉，使纖芯的折射率產生周期性的變化，然后經退火處理后可長期保存。相位掩膜板實際上為一塊特殊設計的光柵，其正負級衍射光相交形成干涉條紋，這樣就在纖芯逐漸產生成光柵。光柵周期模板周期的二分之。眾所周知，光柵本身

7、是一種選頻器件，利用光纖光柵可以制作成許多重要的光無源器件及光有源器件。例如：色散補償器、增益均衡器、光分插復用器、光濾波器、光波復用器、光?；蜣D換器、光脈沖壓縮器、光纖傳感器以及光纖激光器等。3.多芯單模光纖(Multi-Coremono-ModeFiber,MCF)多芯光纖是一個共用外包層、內含有多根纖芯、而每根纖芯又有自己的內包層的單模光纖。這種光纖的明顯優(yōu)勢是成本較低，生產成本較普通的光纖約低500/c。此外，這種光纖可以提高成纜的集成密度，同時也可降低施工成本。以上是光纖技術在近幾年里所取得的