常用单模光纤的特性和应用.doc

常用单模光纤的特性和应用一、前言光纤是光信号的物理传输媒质，其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离，目前已开发出不同特性的光纤以适应不同的应用，常用的光纤种类有常规单模光纤G.652色散位移光纤G.653、截止波长位移单模光纤G.654、非零色散位移光纤G.655和适用于宽带传送的非零色散位移光纤G.656，前三种光纤的低损耗区都在1550nm波长附近，G.656光纤将非零色散位移光纤使用的波长范围延伸到了1460～1625nm波段我国光纤标准等同采用了IEC(国际电工委员会)的分类编号方法，但人们有时也按ITU-T(国际电信联盟电信标准化部)建议的编号称呼相应的光纤，例如G. 652光纤、G. 655光纤玻璃 芯 / 玻璃包层单模光纤的分类如表1所示目前在全球通信网络中最常用的单模光纤是:G.652,G.655和G.656光纤表 1. 单模光纤的分类IEC分类编号光纤名称ITU-T建议编号B1.1非色散位移单模光纤G.652A,BB1.2截止波长位移单模光纤G.654Bl.3波长扩展的非色散位移单模光纤G.652CB2色散位移单模光纤G.653B4非零色散位移单模光纤G.655二、各种光纤的应用特性2.1、G.652单模光纤特性与应用ITU-TG.652新建议将G.652光纤分为A,B,C三个子类，如表1所示，A,B子类和C子类光纤分别与B1.1类和B1.3类光纤相对应。

A子类光纤适用于最高可达STM-16(2. 5 Gb/s)传输系统B子类光纤适用于最高可达STM-64 (10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常需要波长色散调节C子类光纤适用于最高可达STM-64(10 Gb/s)传输系统，对于1550 nm波长区域的高速率传输通常也需波长色散调节该子类光纤的主要特点是可将ITU-TG .95 7建议的SDH传输扩展到1360--1530 nm波段，在此波段内，波长色散会对最大线路长度有所限制或需要进行调节表2 G.652单模光纤特性项 目特性要求A子类 B子类 C子类模场直径1310nm (8 .6 - 9. 5) 士0 .7 µm 包层直径 125士1 µm同心度偏差 ≤0.8 µm包层不圆度毛 ≤2.0%光缆截止波长 ≤1260 µm宏弯损耗 1550nm ≤0.50 dB(37.5 mm半径100圈) 16xx(l) nm 一 ≤0. 50 dB筛选应力 ≥0.69 GPa色散 零色散波长λ0 1300 nm≤λ0≤1324 nm特性 零色散斜率So ≤0.093p s/nm2 •未成缆光纤偏振模色散系数 一 ≤xx②ps/(km)1/2光缆衰减系数 1310 nm ≤0.5 dB/km ≤0.4 d B/kmyyyy③nm 一 一 xx④dB/km1550 nm ≤0.4 dB/km ≤0.35dB/km16xx(l)nm 一 ≤0.40 dB/km光缆偏振模色散系数 M 一 20个光缆段Q 一 0.01%PMDQ 一 ≤0.5 ps/(Km)1/2 ① 上限波长尚未完全确定，且xx≤25 nm。

② 如果对一种特定结构的光缆已经过验证.制造厂家可以在满足光缆PMDQ基本要求的情况下，对未成缆光纤选择规定最大的偏振模色散系数③ 对于波 长YYYY，由买卖双方协商，建议为1383nm≤yyyy≤1480nm 如果规定是水峰波长(1383nm)，则在扩展波段中大于和小于 yyyy的波长均可使用;如果规定值大于水峰波长，则在扩展波段中只有大于yyyy的波长可以使用④ 取样光纤在室温和0.01大气压的氢气中暴露4天，取出再等待14天，这样老化后，在yyyy nm测量的衰减平均值应不大于在1310 nm规定的衰减值2.2、G.653单模光纤特性与应用满足ITU-T.G.653要求的单模光纤，常称色散位移光纤（DSF＝Dispersion Shifled Fiber），其零色散波长移位到损耗极低的1550nm处这种光纤主要用于海底光缆系统，它把单一波长传送几千公里，也有些国家一度广泛用于陆地干线中，特别在日本被推广使用，我国京九干线上也有所采纳美国AT&T早期发现DSF的严重不足，在1550nm附近低色散区存在有害的四波混频等光纤非线性效应，阻碍光纤放大器在1550nm窗口的应用2.3、G.655单模光纤特性与应用ITU- TG.655新建议将G.655光纤分为A,B两个子类。

两个子类光纤均是非零色散位移单模光纤由于其具有少量色散，抑制了对密集波分复用系统极为不利的四波混合增长和非线性效应该光纤的最佳使用波长为1530-1565 nm，某些场合也可扩展到更高的波长，直至16xx nm(xx≤25 nm)A类光纤适用于G.691具有光放大器的单通道SDH系统和G.692具有光放大器的多通道系统，但有以下限制:(1) 中等注一入功率(-5d Bm);(2) 通路间隔妻200G Hz;(3) 除非PMD进行规定，会对10G b/s系统传输长度有所限制B类光纤也适用G.691具有光放大器的单通道SDH系统和G.692具有光放大器的多通道系统，但有以下扩展:(1) 更高的注入功率;(2) 通路间隔簇100G Hz;(3 )对 400k m长的10G b/s系统，没有PMD问题表4 G.655单模光纤特性项 目特性要求A子类 B子类 模场直径1310nm (8 - 11) 士0 .7 µm 包层直径 125士1 µm同心度偏差 ≤0.8 µm包层不圆度毛 ≤2.0%光缆截止波长 ≤1480 µm宏弯损耗 1550nm ≤0.50 dB(37.5 mm半径100圈) 16xx nm 一 ≤0. 50 dB筛选应力 ≤0.69 GPa波长色散系数C波段 λmax和λmin 1530 nm和1565 nmDmax ≥0.1 ps/nm·km ≥6.0 ps/nm·kmDmin ≤6.0 ps/nm·km ≤10.0 ps/nm·km未成缆光纤偏振模色散系数 一 ≤xx ps/(km)1/2光缆衰减系数 1550 nm ≤0.35dB/km16xx(l)nm 一 ≤0.40 dB/km光缆偏振模色散系数 M 一 20个光缆段Q 一 0.01%PMDQ 一 ≥0.5 ps/(Km)1/2 ITU-T G.655建议对A和B子类单模光纤的特性要求如表4所示。

表4中可以看出:(1)A , B两子类光纤对色散的规定有所不同，B子类还对上下波长边界的色散差(Dmax一Dmin)进行了限制，使色散斜率较小，有利于密集波分复用(DWDM)的应用2)B 子类单模光纤还可扩展应用于L波段，对其色散系数提出了要求(特定)，对16 xxnm的光缆衰减系数也作了规定3) B子类单模光纤对光缆偏振模色散系数提出了具体规定表5三种光纤的主要技术参数光纤种类G.652光纤G.653光纤G.655光纤大有效面积光纤模场直径（标称值）8.6-9.5μm变化不超过±10％7-8.3μm变化不超过±10％8-11μm变化不超过±10％9.5μm变化不超过±10％模场同心度偏差≤1μm≤1μm≤1μm≤1μm2m长光纤截止波长λc≤1250nm--≤1470nm--22m长光缆截止波长λcc≤1260nm≤1270nm≤1480nm--零色散波长1300-1324nm1500-1600nm----零色散斜率≤0.093psnm（的平方）km≤0.085psnm（的平方）km--≤0.1ps／nm（的平方）km最大色散系数≤20ps/nm·km(1525-1575nm) ≤3.5ps／nm·km(1525-1575nm) 0.1-6.0ps／nm·km(1530-1565nm) 1-6.0ps／nm·km(1530-1565nm) 包层直径125±2μm125±2μm125±2μm125±2μm典型衰减系数（1550nm）0.17-0.25dB／km0.19-0.25dB／km0.19-0.25dB／km0.19-0.25dB／km1550nm的宏弯损耗≤1dB≤0.5dB≤0.5dB≤0.5dB适用工作窗口1310nm和1550nm1550nm1550nm1550nm三、光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响。

3.1 G.652光纤衰减和色散对传输系统中继距离的影响在1550nm处，常规的G.652光纤具有最低损耗特性再配合使用光纤放大器，可以在G.652光纤上开通8×2.5Gbit／s或16甚至32×2.5Gbit／s系统但由于G.652光纤在1550nm处的色散值较大，受其影响，当单一波道上的传输速率提高到10Gbit／s时，传输距离就会大大缩短因此，高速率的传输系统要求采取色散补偿的方式降低G.652光纤在1550nm处的色散系数，例如在G.652光纤线路中加入一段色散补偿模块但由于采用色散补偿模块，会引入较高的插入损耗，系统必须使用光纤放大器，造成系统建设成本的提高因此在骨干传输网上，利用G.652光纤开通高速、超高速系统不是今后的发展方向在2003年1月修改G.652光纤标准时，希望全面提高G.652光纤的特性，至少都要支持10Gbit/s的长途应用，对G.652B要求支持40Gbit/s的长途应用，所以开始提出G.652B的PMDQ应小于0.10ps/（km）1/2后来基于考虑40Gbit/s的应用主要从城域网开始，10Gbit/s系统的传送在3000k。