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新型光纤技术分析及制造

时间:2012-4-10 19:40:57来源:本站 作者:admin 点击:
  光纤通信技术加快了我们信息技术的飞速发展,同时给我们做光纤熔接的公司带来了到来众多的业务。为了更好的工作,我们需要了解一下光纤技术分析及制造。新型光纤技术分析及制造是为了适应现代通信技术和Internet的高速发展对超高速、超宽带宽、超大容量的通信系统的要求,除了需要研制出更好的光纤无源器件和有源器件外,还需要开发出超低损耗、长波长工作窗口的新型光纤材料,以及更合理的新型光纤结构和精良的制造工艺。

  目前常见的光纤主要以石英材料为主,工作在0.8μm-1.6μm的近红外波段,目前所能达到的最低理论损耗在1550nm波长处为0.16dB/km,已接近石英光纤理论上的最低损耗极限。如果再将工作波长加大,由于受到红外线吸收的影响,衰减常数反而增大。因此,许多科学工作者一直在寻找超长波长(2μm以上)窗口的光纤材料。这种材料主要有两种,即非石英的玻璃材料和结晶材料,晶体光纤材料主要有AgC1、AgBr、KBr、CsBr以及KRS-5等,目前AgC1单晶光纤的最低损耗在10.6μm波长处为0.1dB/km。因此,需要寻求新型基体材料的光纤,以满足超宽带宽、超低损耗、高码速通信的需要。

  光纤的结构决定了光纤的传输性能,突破现有的光纤结构,既可以让折射率合理的分布从而减少光的衰减和色散的产生。为了改善光纤的波导性能,特别是既想获得低损耗,又想具有低色散,以适应长距离、大容量通信的要求,可以对光纤的结构进行设计,控制折射率的分布。如采用三角形折射率分布的结构:区配包层、凹陷包层、四包层结构,加大波导色散,从而使零色散波长产生位移,设计出了DSF(色散位移光纤),即G.653光纤,它把零色散波长搬到1550nm的最低损耗窗口,使光纤的损耗特性与色散特性得到了优化组合,提高了光纤通信系统的传输性能。

  G.653光纤在1550nm处的色散为零,给WDM(波分复用)系统带来了严重的FWM(四波混频)效应,为了克服DSF的不足,人们对DSF进行了改进,通过设计折射率的剖面,对零色散点进行位移,使其在1530-1565nm范围内,色散的绝对值在1.0-6.0ps/(nm.km),维持一个足够的色散值,以抑制FWM、SPM(自相位调制)及XPM(交叉相位调制)等非线性效应,同时色散值也足够小,以保证单通道传输速率为10Gb/s,传输距离大于250km时无需进行色散补偿。这种光纤即为NZDSF(非零色散位移光纤),ITU-T称之为G.655光纤。

  第一代G.655光纤主要为C波段(1530-1565nm)通信窗口设计的,主要有美国Lucent公司的True Wave和Corning公司的SMF-LS光纤,它们的色散斜率较大。随着宽带宽光放大器(BOFA)的发展,WDM系统已经扩展到L波段(1565-1620nm)。在这种情况下,如果色散斜率仍然维持原来的数值(0.07-0.10ps/(nm2·km)),长距离传输时短波长和长波长之间的色散差异将随着距离的增加而增大,势必造成L波段高瑞过大的色散,影响了10Gb/s及以上高码速信号的传输距离,或者采用高代价的色散补偿措施;而低波段端的色散又太小,多波长传输时不足以抑制FWM、SPM、XPM等非线性效应,因此,研制和开发出低色散斜率的光纤具有重要的实际价值。

  第二代G.655光纤适应了上述要求,具有较低的色散斜率,较好地满足了DWDM(密集波分复用)的要求。第二代G.655光纤主要有美国Lucent公司的True Wave-RS光纤和True Wave-XL光纤,其色散斜率降低到0.05ps/(nm2·km)以下,Corning公司的LEAF(大有效面积光纤)、Pirelli公司新近推出的FreeLight光纤,把工作窗口扩展到1625nm处。最近,美国Lucent公司新研制出了LazrSpeed多模光纤。第二代G.655光纤成功地克服了光纤非线性所带来的传输损伤,大大地提高了光纤通信系统的传输性能。

  随着光纤通信系统的迅速发展,又出现了DFF(色散平坦光纤),它采用特殊的双包层或多包层结构,形成狭而深的折射率陷讲,加强波导色散,从而在1300nm和1550nm处获得零色散,使光纤在1300-1600nm的波长范围内总色散近于平坦,使光纤的带宽得到扩展,有利于DWDM及相干光通信的发展。

  DWDM系统希望能够在尽可能宽的可用波段上进行波分复用,将各种不同速率和性质的业务分配给不同的波长,在光路上进行选路与分插,而可用波段内的1385nm附近羟基(OH-)吸收峰的存在,造成了光功率的严重损失,限制了1350-1450nm波段的使用。为此,各个公司都致力于消除OH-吸收峰,开发出“无水峰光纤”,从而实现1350-1450nm第五窗口的实际应用。美国Lucent公司开发出的All Wave光纤,克服了OH-的谐波吸收,从而实现了1280-1625nm范围内完整波段的利用。这一有效工作波长范围的增大,有利于通过增大波长通道之间的间距来降低对OPD(光无源器件)、OAD(光有源器件)的要求,大大降低了通信系统的成本,同时可以通过加大波分复用的密度,实现光纤通信系统的超大容量传输。

  强度调制一直接检测的通信系统可以实现高码速、大容量传输,而且具有调制容易的优点,但实质上是一种“噪声通信系统”,而相干光通信-外差式的通信系统具有长中继、高传输速率优点,它采用光的相位、偏振来传递信息。为了适应相干通信系统的要求,已经研制出了“熊猫”型、“蝴蝶结”型和“扁平”型的高双折射保偏光纤,以及具有“边坑”型的单模单偏振保偏光纤,为未来全光通信奠定了基础。


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