光纖技術的幾個進展趨勢
發布時間:2022-12-21 文章來源:深度系統下載 瀏覽:
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網絡技術是從1990年代中期發展起來的新技術，它把互聯網上分散的資源融為有機整體，實現資源的全面共享和有機協作，使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計算機、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源、大型數據庫、網絡、傳感器等。 當前的互聯網只限于信息共享，網絡則被認為是互聯網發展的第三階段。 隨著密集波分復用（DWDM）技術、光纖放大技術，包括摻鉺光纖放大器（EDFA）、分布喇曼光纖放大器（DRFA）、半導體放大器（SOA）和光時分復用（OTDM）技術的發展和廣泛應用，光纖通信技術不斷向著更高速率、更大容量的通信系統發展，而先進的光纖制造技術既能保持穩定、可靠的傳輸以及足夠的富余度，又能滿足光通信對大寬帶的需求，并減少非線性損傷。 多模光纖 多模光纖的中心纖芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。常用的多模光纖為：50/125μm（歐洲標準），62.5/125μm（美國標準）。 近年來，多模光纖的應用增速很快，這主要是因為世界光纖通信技術將逐步轉向縱深發展，并行光互聯元件的實用化也大大推動短程多模光纜市場的快速增長，從而使多模光纖的市場份額持續上升。隨著千兆以太網的建立，以太網還將從Gbps向10Gbps的超高速率升級，10Gbps以太網標準（IEEE802.3ae），已于2002年上半年出臺。通信技術的不斷進步，大大促進了多模光纖的發展。 全波光纖 隨著人們對光纖帶寬需求的不斷擴大，通信業界一直在努力探求消除“水吸收峰”的途徑。全波光纖（All-WaveFiber）的生產制造技術，從本質上來說，就是通過盡可能地消除OH離子的“水吸收峰”的一項專門的生產工藝技術，它使普通標準單模光纖在1383nm附近處的衰減峰，降到足夠低的程度。1998年，美國朗訊公司研制了一種新的光纖制造技術，它能消除光纖玻璃中的OH離子，從而使光纖損耗完全由玻璃的特性所控制，“水吸收峰”基本上被“壓平”了，從而使光纖在1280？1625nm的全部波長范圍內都可以用于光通信，由此，全波光纖制造技術的難題也逐漸得到了解決。到目前為止，已經有許多廠家能夠生產通信用全波光纖，如朗訊公司的All-wave光纖、康寧公司的SMF-28e光纖、阿爾卡特的ESMF增強型單模光纖、以及藤倉公司的LWPfiber光纖等。 2000年4月，為適應光纖產品技術的最新進展，ITU對G.652單模光纖標準進行了大規模的修訂，到10月份正式定稿，對應于IEC（國際電工委員會）的分類編號B1.3，ITU-T將“全波光纖”定義為G.652c類光纖，主要適用于ITU-T的G.957規定的SDH傳輸系統和G.691規定的帶光放大的單通道SDH傳輸系統和直到STM-64(10Gb/s)的ITU-T的G.692帶光放大的波分復用傳輸系統，對于1550nm波長區域的高速率傳輸通常也需要波長色散調節。 全波光纖在城域網建設中將會大有作為。從網絡運營商的角度來考慮，有了全波光纖，就可以采用粗波分復用技術，取其信道間隔為20nm左右，這時仍可為網絡提供較大的帶寬，而與此同時，對濾波器和激光器性能要求卻大為降低，這就大大降低了網絡運營商的建設成本。全波光纖的出現使多種光通信業務有了更大的靈活性，由于有很寬的波帶可供通信之用，我們就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業務段而分別使用�？梢灶A見，未來中小城市城域網的建設，將會大量采用這種全波光纖。 人類追求高速、寬帶通信網絡的欲望是永無止境的，在目前帶寬需求成指數增長的情況下，全波光纖正越來越受到業界的關注，它的諸多優點已被通信業界廣泛接受。 聚合物光纖 目前通信的主干線已實現了以石英光纖為基質的通信,但是，在接入網和光纖入戶(FTTH)工程中，石英光纖卻遇到了較大的困難。由于石英光纖的纖芯很細（6？10μm），光纖的耦合和互接都面臨技術困難，因為需要高精度的對準技術，因此對于距離短、接點多的接入網用戶是一個難題。而聚合物光纖（polymeropticalfiber，POF）由于其芯徑大（0.2？1.5mm），故可以使用廉價而又簡單的注塑連接器，并且其韌性和可撓性均較好，數值孔徑大，可以使用廉價的激光源，在可見光區有低損耗的窗口，適用于接入網。聚合物光纖是目前FTTH工程中最有希望的傳輸介質。 聚合物光纖分為多模階躍型SI-POF和多模漸變型GI-POF兩大類，由于SIPOF存在嚴重的模式色散,傳輸帶寬與對絞銅線相似,限制在5MHz以內，即便在很短的通信距離內也不能滿足FDDI、SDH、B-ISDN的通信標準要求，而GIPOF纖芯的折射率分布呈拋物線，因此模式色散大大降低，信號傳輸的帶寬在100m內可達2.5Gbps以上，近年來，GIPOF已成為POF研究的主要方向。最近，N.Tanio從理論上預測了無定形全氟聚丁烯乙烯基醚在1300nm處的理論損耗極限為0.3dB/km，在500nm處的損耗可低至0.15dB/km，這完全可以和石英光纖的損耗相比擬。G.Giorgio等人報道了100m全氟GI POF的數據傳輸速率已達到11Gbps。因此，GI POF有可能成為接入網，用戶網等的理想傳輸介質。 光子晶體光纖 光子晶體光纖（photoniccrystalfiber，PCF）是由ST.J.Russell等人于1992年提出的。對石英光纖來說，PCF的結構特點是在其中間沿軸向均勻排列空氣孔，這樣從光纖端面看，就存在一個二維周期性的結構，如果其中一個孔遭到破壞和缺失，則會出現缺陷，利用這個缺陷，光就能夠在其中傳播。PCF與普通單模光纖不同，由于它是由周期性排列空氣孔的單一石英材料構成，所以有中空光纖（holeyfiber）或微結構光纖（micro-structured fiber）之稱。PCF具有特殊的色散和非線性特性，在光通信領域將會有廣泛的應用。 PCF引人注目的一個特點是，結構合理，具備在所有波長上都支持單模傳輸的能力，即所謂的“無休止單�！碧匦裕╡ndlesslysingle-mode），這個特性已經有了很好的理論解釋。這需要滿足空氣孔足夠小的條件，空氣孔徑與孔間距之比必須不大于0.2。空氣孔較大的PCF將會與普通光纖一樣，在短波長區會出現多�，F象。 PCF的另一個特點是它具有奇異的色散特性�，F在人們已經在PCF中成功產生了850nm光孤子，預計將來波長還可以降低。PCF在未來超寬WDM的平坦色散補償中可能扮演重要角色。 世界領先的PCF產品商業化的公司----丹麥CrystalFiberA/S最近推出了新的光子晶體光纖產品系列。一種是中空的“空氣波導光子能帶隙晶體光纖”（air-guidingPhotonic Bandgap Fiber），此晶體光纖的纖芯是中空的，利用空氣作為波導，使光可以在特殊的能帶隙中傳輸。另外一種是“雙包層高數值孔徑摻鐿晶體光纖”（Double Clad High NA Yb Fiber），該光纖可以用在光纖激光器或光纖放大器中，另外由于該光纖具有光敏性，還可以在它上面刻寫光纖光柵。 通信光纖面臨的問題 目前，光纖在光通信應用中還有許多問題有待解決。如色散與彌散、有限色散和小色散斜率、負色散、偏振模色散、非線性、大芯區有效面積彎曲損耗、綜合優化面臨的矛盾、有效面積與色散斜率、負色散與損耗等。但有理由相信，隨著光通信技術的不斷進步，這些問題都會找到合適的解決辦法。 【相關文章】
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