第二章现代新型光纤.pptVIP

* * 提 问 1、光纤的色散有哪几种表示方法？ 2、光纤有哪几种色散类型？色散的计算方法是什么？ 3、为什么单模光纤比多模光纤的带宽要宽得多？ 4、三种色散类型的大小关系是什么？ 5、怎样由光纤的色散计算出光纤的带宽？ 6、为什么在低温条件下工作会增加光纤的损耗？ 第四节 现代新型光纤 影响传输距离的因素主要有两个，其一是光纤损耗，其二是光纤色散。光纤损耗所限制的最长传输距离可通过光纤放大器得以继续延伸，但光纤色散对传输距离的限制限制不容忽视，尤其是在高速率、大容量信号传输时，色散的影响更为强烈。 目前，ITU－T已经在建议G.652、G.653、G.654 、G.655和 G.65x中分别定义了五种不同类型的单模光纤。 一、标准单模光纤(G.652光纤) 这种光纤就是我们目前广泛应用的常规单模光纤，称之为1310nm波长性能最佳的单模光纤，又称为色散未移位单模光纤。 这种光纤可适用于1310nm和1550nm窗口工作。1310nm波长工作时，理论色散值为零；在1550nm波长工作时，传输损耗最低。 1.0 1.2 1.4 1.6 -2 0 2 4 6 ? 材料色散 波导色散 全色散 波长 (?m) 色 散 系 数 (ps/km?nm) SiO2单模光纤色散与光波长的关系 SiO2光纤的损耗-波谱曲线 二、色散位移光纤(DSF)（G.653） 目前常规的石英单模光纤有三个低损耗窗口即850nm，1310nm和1550nm，其中1550nm窗口损耗最低，而1310nm窗口具有零色散特性。如果在这种光纤上采用1550nm波长，虽然损耗最小，但色散很大(约17ps/nm?km)，直接影响到传输性能，因此必须重新设计一种新型光纤。 色散位移光纤(DSF)就是为将零色散点从1310nm移到1550nm处而设计的一种光纤，它可使工作于1550nm最低损耗波长点同时也具有零色散。目前采用的方法是通过改变光纤的结构参数，加大波导色散值，从而移动零色散点达到修正色散的目的，实现1550nm处的低损耗与零色散。为达到零色散点移位的目的，目前采用的方法是设计新型的光纤剖面折射率分布。 色散位移光纤的色散 单模光纤的折射率分布形状 1、单包层阶跃型 DSF 2、单包层渐变型DSF 3、多包层型DSF 三、1550nm波长最低衰减光纤（G.654光纤） 这种光纤是指1550nm波长损耗最小的光纤，它的设计重点是如何降低1550nm处的衰减，其零色散点仍然位于1310nm波长处。主要应用与需要很长再生段距离的海底光纤通信。 四、非零色散光纤 近几年为解决1550nm波长下采用EDFA以后出现的大容量实现问题，提出了密集波分复用(DWDM)技术。即在1550nm附近(1530～1560nm)，选用密集的多路光载波，各自受到不同信号的调制，然后汇集在一根光纤上通过EDFA实现大容量超长距离的传输，尤其是G.653光纤(DSF)在1550nm处优良性质是人们考虑的首选光纤。 但进一步的研究发现：DSF在单波长、长距离通信中具有很大的优越性。但当用于WDM系统时，在零色散波长区将出现严重的非线性问题，限制了WDM技术的应用，成为DSF(G.653)的主要缺陷；从而引出了另一种新型光纤一非零色散光纤(NZDF)。 NZDF的工作原理 为了容许在光纤上传播较大功率和多路波长，诞生了非零色散光纤(NZDF)。其特点是将DSF的零色散点进行了移动，使1540～1565nm范围内色散值保持在1.0～4.0ps/nm?km，避开了零色散区，但又保持了较小的色散值。而零色散点可设置在1550nm以下或以上的较短波长范围内(如1520nm或1570nm)。 五、色散补偿光纤 (一)概述 目前，光纤通信发展迅猛，业已安装了大量的G.652常规单模光纤。这种光纤虽然在1310nm色散几乎为零，但损耗较大，虽然掺镨光纤放大器(PDFA)是工作在1310nm波长区，但该器件尚未成熟，价格昂贵。DSF对现有线路的升级和扩容无能为力。在这种情况下，如何解决常规光纤在1550nm波长下的色散问题已成当务之急，而色散补偿光纤(DCF)正好应运而生。 (二) 色散补偿的基本原理 色散补偿，又可称为光均衡，其基本原理是当光脉冲信号经长距离光纤传输后，由于色散效应而产生脉冲展宽或畸变，这时可用一段色散补偿光纤来修正，目的是消除展宽和畸变。例如：普通单模光纤的色散在1550nm波长工作区是正色散值，因此，可以设计一段特殊的光纤使之