1概述

隨著密集波分復(fù)用DWDM技術(shù)、摻鉺光纖放大器EDFA技術(shù)和光時(shí)分復(fù)用 OTDM技術(shù)的發(fā)展和成熟，光纖通信技術(shù)正向著超高速、大容量通信系統(tǒng)發(fā) 展，并且逐步向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。采用光時(shí)分復(fù)用OTDM和波分復(fù)用WDnm相結(jié)合的試驗(yàn)系統(tǒng)，容量可達(dá)3Tb/s或更高；時(shí)分復(fù)用TDM的10Gb/s系統(tǒng)和與WDM相結(jié)合的32×10Gb/s和160×10Gb/s系 統(tǒng)已經(jīng)商用化，TDM40Gb/s系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。在如此高速率的DWDM系統(tǒng)中，開發(fā)敷設(shè)新一代光纖已成為構(gòu)筑下一代電信網(wǎng)的重要基 礎(chǔ)。要求新一代光纖應(yīng)具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面積、低的偏振模色散，以克服光纖帶來的色散限制和非線性效應(yīng)問題。

光纖是光信號(hào)的物理傳輸媒質(zhì)，其特性直接影響光纖傳輸系統(tǒng)的帶寬和傳輸距離，目前已開發(fā)出不同特性的光纖以適應(yīng)不同的應(yīng)用。目前常用的光纖種類有常規(guī)單模光纖G.652、色散位移光纖G.653和非零色散位移光纖G.655，這些光纖 的低損耗區(qū)都在1310～1600nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)。色散位移光纖主要為1 550nm頻段的單一波長(zhǎng)高速率傳輸研制的；非零色散位移光纖，它包括大 有效面積光纖 LEAF、色散平坦光纖DFF、全波光纖ALL Wave等，真波光纖對(duì)波長(zhǎng)窗口、色散和PMD特性做了優(yōu)化，使之適宜1550nm頻帶上高比特率 DWDM傳輸，朗訊的另一種非零色散位移光纖全波光纖消除了1380nm處的水峰，為大城市METRODWDM應(yīng)用做了優(yōu)化；CorninG公司的LEAF光纖，對(duì)抑制非線性效應(yīng)有獨(dú)到之處。影響光纖傳輸?shù)膫鬏斁嚯x和 傳輸性能的關(guān)鍵性因素之一是色散，另一個(gè)影響傳輸系統(tǒng)尤其是DWDM系統(tǒng) 指標(biāo)的重要因素是光纖的非線性，它們對(duì)于不同類型光纖的傳輸性能有決定性 的影響，特別是WDM系統(tǒng)的傳輸性能。

無論是核心網(wǎng)還是接入網(wǎng)，目前主要應(yīng)用的還是G.652光纖。在核心網(wǎng)中新建線路已開始采用G.655光纖，在接入網(wǎng)中已開始應(yīng)用光纖帶光纜。光纖的選型是波分復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中很重 要的一個(gè)問題。過去由于技術(shù)的限制光纖只有少數(shù)的幾種，同時(shí)我國(guó)已埋設(shè)的 光纖幾乎都是常規(guī)單模光纖，選型問題就不那么重復(fù)?，F(xiàn)在新型光纖越來越多 。在設(shè)計(jì)波分復(fù)用系統(tǒng)和進(jìn)行傳輸網(wǎng)建設(shè)時(shí)，光纖的選型就十分重要。本文在介紹新一代光纖發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，分析了非線性效應(yīng)對(duì)WDM傳輸?shù)挠绊?、G.655和G.652光纖在未來傳輸網(wǎng)上的應(yīng)用，對(duì)兩種光纖上進(jìn)行ＷD Ｍ傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

2光纖技術(shù)及新進(jìn)展

2.1 G.652單模光纖

G.652單模光纖在C波段1530～1565 nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22psnm·km，系統(tǒng)速率達(dá)到2.5Gbit/s以上時(shí)，需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，在10Gbit/s時(shí)系統(tǒng)色散補(bǔ)償成本較大，它是目前傳輸網(wǎng)中敷設(shè)最為普遍 的一種光纖。

2.2G.653色散位移光纖

G.653色散位移光纖在C波 段和L波段的色散一般為－1～3.5psnm·km，在1550nm是零 色散，系統(tǒng)速率可達(dá)到20Gbit/s和40Gbit/s，是單波長(zhǎng)超長(zhǎng) 距離傳輸?shù)淖罴压饫w。但是，由于其零色散的特性，在采用DWDM擴(kuò)容時(shí)， 會(huì)出現(xiàn)非線性效應(yīng)，導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_，產(chǎn)生四波混頻FWM，因此不適合采用DWDM。

2.3G.655非零色散位移光纖

G.655非零色散位移光纖在C波段的色散為1～6psnm·km，在L波段的色散一般為6～10ps nm·km，色散較小，避開了零色散區(qū)，既抑制了四波混頻FWM，可采用DWDM擴(kuò)容，也可以開通高速系統(tǒng)。LuCent公司和康寧公司的G.655光纖，分別叫做真波光纖和SMF-LSTM光纖。真波光纖的零色散點(diǎn) 在1530nm以下短波長(zhǎng)區(qū)，在1549nm-1561nm的色散系數(shù)為 2.0-3.0ps／nm．km；SMF-LSTM光纖的零色散點(diǎn)在長(zhǎng)波 長(zhǎng)區(qū)1570nm附近，系統(tǒng)工作在色散負(fù)區(qū)，在1545nm的色散值為－1.5ps／nm．km。新型的G.655光纖可以使有效面積擴(kuò)大到一般 光纖的1.5～2倍，大有效面積可以降低功率密度，減少光纖的非線性效應(yīng)。國(guó)際上陸續(xù)又開發(fā)出了一系列新型通信單模光纖，如大有效面積非零色散位 移單模光纖包括康寧的LEAF和朗訊的TrueWaveXL、低色散斜率 光纖TureWaveRS、斜率降低的大有效面積非零色散位移單模光纖、色散平坦型非零色散位移單模光纖、以及斜率補(bǔ)償單模光纖等。

2.3.1大 有效面積光纖和低色散斜率光纖

康寧Corning和郎訊還分別推出了LEAF和RS·TureWave光纖。它們都是第二代的非零色散位移光纖。 LEAF光纖將光纖的有效面積Aeff從常規(guī)的50μm2增加到72μm 2，增加了32％。有效面積代表在光纖中用于傳輸?shù)墓夤β实钠骄娣e，因 而大大地提高光纖中SBS、SRS、SPM、XPM等非線性效應(yīng)的閾值。從而使系統(tǒng)具有更大的功率傳輸能力。它可以承載更大功率的光信號(hào)，這意味 著可以實(shí)現(xiàn)更多的波長(zhǎng)通道數(shù)目、更低的誤碼率、更長(zhǎng)的放大間距和更少的放大器。所有這一切都意味 著擁有更大的容量和更低的成本。

RS－TureWave光纖的最大優(yōu)點(diǎn)是 色散斜率小，僅為0.045ps／nm2·km。小的色散斜率和色散系數(shù)意味著大的波長(zhǎng)通道數(shù)目、高的單通道碼率，同時(shí)它還可以容忍更高的非線性 效應(yīng)。這也意味著更大的容量和更低的成本。

2.3.2無水峰光纖

朗訊公司 發(fā)明的全波光纖ALL－waveFiber消除了常規(guī)光纖在1385nm 附近由于氫氧根離子造成的損耗峰，損耗從原來的2dB／km降到0.3dB／km，這使光纖的損耗在1310～1600nm都趨于平坦。其主要方 法是改進(jìn)光纖的制造工藝，基本消除了光纖制造過程中引入的水份。全波光纖 使光纖可利用的波長(zhǎng)增加100nm左右，相當(dāng)于125個(gè)波長(zhǎng)通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗特性是很誘人的，但它在色散和非線性方面沒 有突出表現(xiàn)。它適于那些不需要光纖放大器的短距離城域網(wǎng)，可以傳送數(shù)以百 計(jì)的波長(zhǎng)通道。當(dāng)可用波長(zhǎng)范圍大大擴(kuò)展后，容許使用波長(zhǎng)精度和穩(wěn)定度要求 較低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特別是無源器件的成本大 幅度下降，降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本。康寧公司的METROCorTM光纖，消除了1380nm的水峰，其零色散波長(zhǎng)在1640nm波長(zhǎng)附近，也對(duì)色散特性負(fù)色散做了優(yōu)化，使得其特別適宜于低成本的城域WDM系統(tǒng)。

3光纖非線性對(duì)傳輸?shù)挠绊?/p>

非線性效應(yīng)會(huì)造成一些額外損耗和干擾，惡化系統(tǒng)的性能。WDM系統(tǒng)光功率 較大并且沿光纖傳輸很長(zhǎng)距離，因此產(chǎn)生非線性失真。非線性失真有受激散射 和非線性折射兩種。其中受激散射有拉曼散射和布里淵散射。以上兩種散射使入射光能量降低，造成損耗。在入纖功率較小時(shí)可忽略。同樣，在入纖功率較小時(shí)，光的折射率與光功率無關(guān)，但功率較高時(shí)，需考慮非線性折射。非線性 折射有以下幾種：四波混頻FWM、交叉相位調(diào)制XPM、自身相位調(diào)制SPM。其中四波混頻效、交叉相位調(diào)制應(yīng)對(duì)系統(tǒng)影響最嚴(yán)重。因非線性效應(yīng)是非 常復(fù)雜的一個(gè)問題，在此不贅述。

4G.652與G.655光纖在未 來傳輸網(wǎng)上的應(yīng)用

目前用于傳輸網(wǎng)建設(shè)的主要光纖只有三種，即G.652常規(guī)單模光纖、G. 653色散位移單模光纖和G.655非零色散位移光纖。而其中的G.65 3光纖除了在日本等國(guó)家的干線網(wǎng)上有應(yīng)用之外，因其在開通WDM系統(tǒng)時(shí)會(huì)引起FWM等非線性效應(yīng)，要開通WDM系統(tǒng)只有采取不等距波長(zhǎng)間隔、減小 入纖光功率等以犧牲系統(tǒng)性能為代價(jià)，在我國(guó)的干線網(wǎng)上幾乎沒有應(yīng)用，雖然這類光纖在開通TDM高速率系統(tǒng)方面有優(yōu)點(diǎn)，但在基于WDM系統(tǒng)的全光網(wǎng)的發(fā)展過程中，該類光纖并不具有優(yōu)勢(shì)，也不建議使用。

這樣，真正可以用于 骨干網(wǎng)乃至城域等應(yīng)用的光纖只有G.652和G.655光纖兩種，雖然在 G.655光纖中又有多類產(chǎn)品，但目前對(duì)于這兩種光纖在未來傳輸網(wǎng)中的應(yīng)用又存在著許多不同看法。

通常G.652單模光纖在C波段1530～15 65nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22ps／nm·km。在開通高速率系統(tǒng)如10Gb/s和40Gb/s及基于單 通路高速率的WDM系統(tǒng)時(shí)，可采用色散補(bǔ)償光纖來進(jìn)行色散補(bǔ)償，色散補(bǔ)償 光纖DCF具有負(fù)色散斜率，可補(bǔ)償長(zhǎng)距離傳輸引起的色散，使整個(gè)線路上1 550nm處的色散大大減小，使G.652光纖既可滿足單通道10Gb／s、40Gb/s的TDM信號(hào)，又可滿足DWDM的傳輸要求。但DCF同 時(shí)引入較大的衰減，因此它常與光放大器一起工作，置于EDFA兩級(jí)放大之間，這樣才不會(huì)占用線路上的功率余度。DWDM波長(zhǎng)范圍越寬，補(bǔ)償困難越大，當(dāng)位于頻段中心的波長(zhǎng)補(bǔ)償好時(shí)，頻段低端的波長(zhǎng)過補(bǔ)償，高端的波長(zhǎng)則欠補(bǔ)償，目前一些設(shè)備廠商正在研制色散斜率補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式就會(huì)使得一 定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光信號(hào)都得到均勻的補(bǔ)償，對(duì)于多通路的WDM系統(tǒng)有很大好處。

G.655光纖的基本設(shè)計(jì)思想是在1550nm窗口工作波長(zhǎng)區(qū)具有合理的較低的色散，足以支持10Gb/s的長(zhǎng)距離傳輸而無需色散補(bǔ)償，從而節(jié)省了色散補(bǔ)償器及其附加光放大器的成本：同時(shí)，其色散值又保持非零特性，具有一起碼的最小數(shù)值，足以抑制非線性影響，適宜開通具有足夠多波長(zhǎng)的WDM系統(tǒng)。初步研究結(jié)果表明，對(duì)于以10Gb/s為基礎(chǔ)的WDM系統(tǒng)，盡管G.655光 纜的初始成本是G.652光纜的1.5～2倍，但由于色散補(bǔ)償成本遠(yuǎn)低于G.652光纖，因而采用G.655光纜的系統(tǒng)總成本大約可以比采用G. 652光纜的系統(tǒng)總成本低30％～50％。第二代的G.655光纖——大 有效面積的光纖和小色散斜率光纖也已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，前者具有較大的有效面 積，可以更有效地克服光纖非線性的影響；后者具有更合理的色散規(guī)范值，簡(jiǎn) 化了色散補(bǔ)償，更適合于L波段的應(yīng)用。兩者均適合于以10Gb/s為基礎(chǔ) 的高密集波分復(fù)用系統(tǒng)。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來看，G.652光纖和G.655光纖對(duì)于單通路速率為2.5Gb/s、10Gb/s的WDM系統(tǒng)都適用，根據(jù)設(shè)備制造商的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同，均可達(dá)到較好的性能。對(duì)于通路非常密集 的WDM系統(tǒng)，G.652光纖對(duì)于非線性效應(yīng)的抑制情況較好，而G.655光纖對(duì)于FWM等非線性效應(yīng)的抑制較差，此時(shí)僅從性能角度來看，G.652光纖具有較大的優(yōu)勢(shì)。綜合這兩種光纖應(yīng)用的成本來看，采用G.652 光纖開通基于2.5Gb/s的WDM系統(tǒng)是最經(jīng)濟(jì)的選擇，對(duì)于基于10Gb/s的WDM系統(tǒng)需要進(jìn)行色散補(bǔ)償，常用的方法是使用色散補(bǔ)償光纖，這不可避免地要增加系統(tǒng)成本，而G.655光纖開通基于10Gb/s的WDM系統(tǒng)時(shí)也需要進(jìn)行少量的色散補(bǔ)償，但色散補(bǔ)償成本相對(duì)較低。對(duì)于新一代光纖的選型，需進(jìn)一步考慮技術(shù)優(yōu)勢(shì)、光纖成本及色散補(bǔ)償成本等方面的綜合 因素，以便根據(jù)不同的應(yīng)用選用最佳的光纖種類。我們不難得出以下結(jié)論：

- 對(duì)于基于2.5Gb/s及其以下速率的WDM系統(tǒng)，G.652光纖是一種最佳選擇；

-對(duì)于基于10Gb/s及更高速率的WDM系統(tǒng)，G.652和G.655光纖均能支持；

-對(duì)于通路非常密集的WDM系統(tǒng)，G.652光纖承載的系統(tǒng)在技術(shù)上有較好的優(yōu)勢(shì)，在考慮光纖選型時(shí)應(yīng)綜合性能及成本等多方面因素。

-對(duì)于城域網(wǎng)中的光纖選型，新一代的無水峰光纖因擴(kuò)大了可用光譜，顯示出很獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

5總結(jié)

傳輸網(wǎng)上常用的光纖種類主要有G.652、G.653和G.655三種，G.655光纖中的新型光纖最多，如低色散斜率光纖、大有效面積光纖、無 水峰光纖等，光纖種類的不斷增多對(duì)于我們來說有了更多的選擇，以便構(gòu)筑出 適于未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的光纖網(wǎng)絡(luò)，相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，如何科學(xué)地選擇光纖類型、如何抑制光纖非線性效應(yīng)對(duì)傳輸?shù)陌l(fā)展會(huì)越來越明確，未來傳輸網(wǎng) 的建設(shè)也會(huì)為我們的生活帶來更多的方便與快捷。