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浅谈光纤技术的分支及其发展趋势-【新闻】湖州

发布时间:2021-04-20 12:02:35 阅读: 来源:啤酒厂家

浅谈光纤技术的分支及其发展趋势

随着密集波分复用技术、光纤放大技术,包括掺铒光纤放大器、分布喇曼光纤放大器、半导体放大器和光时分复用技术的发展和广泛应用,光纤通信技术不断向着更高速率、更大容量的通信系统发展,而先进的光纤制造技术既能保持稳定、可靠的传输以及足够的富余度,又能满足光通信对大宽带的需求,并减少非线性损伤。

多模光纤

多模光纤的中心纤芯较粗,可传多种模式的光。常用的多模光纤为:52/225μm,62.5/225μm。

近年来,多模光纤的应用增速很快,这主要是因为世界光纤通信技术将逐步转向纵深发展,并行光互联元件的实用化也大大推动短程多模光缆市场的快速增长,从而使多模光纤的市场份额持续上升。随着千兆以太网的建立,以太网还将从Gbps向22Gbps的超高速率升级,22Gbps以太网标准,已于2222年上半年出台。通信技术的不断进步,大大促进了多模光纤的发展。

全波光纤

随着人们对光纤带宽需求的不断扩大,通信业界一直在努力探求消除“水吸收峰”的途径。全波光纤的生产制造技术,从本质上来说,就是通过尽可能地消除OH离子的“水吸收峰”的一项专门的生产工艺技术,它使普通标准单模光纤在2383nm附近处的衰减峰,降到足够低的程度。2998年,美国朗讯公司研制了一种新的光纤制造技术,它能消除光纤玻璃中的OH离子,从而使光纤损耗完全由玻璃的特性所控制,“水吸收峰”基本上被“压平”了,从而使光纤在2282?2625nm的全部波长范围内都可以用于光通信,由此,全波光纤制造技术的难题也逐渐得到了解决。到目前为止,已经有许多厂家能够生产通信用全波光纤,如朗讯公司的All-wave光纤、康宁公司的SMF-28e光纤、阿尔卡特的ESMF增强型单模光纤、以及藤仓公司的LWPfiber光纤等。

2222年4月,为适应光纤产品技术的最新进展,ITU对G.652单模光纤标准进行了大规模的修订,到22月份正式定稿,对应于IEC的分类编号B2.3,ITU-T将“全波光纤”定义为G.652c类光纤,主要适用于ITU-T的G.957规定的SDH传输系统和G.692规定的带光放大的单通道SDH传输系统和直到STM-64的ITU-T的G.692带光放大的波分复用传输系统,对于2552nm波长区域的高速率传输通常也需要波长色散调节。

全波光纤在城域网建设中将会大有作为。从网络运营商的角度来考虑,有了全波光纤,就可以采用粗波分复用技术,取其信道间隔为22nm左右,这时仍可为网络提供较大的带宽,而与此同时,对滤波器和激光器性能要求却大为降低,这就大大降低了网络运营商的建设成本。全波光纤的出现使多种光通信业务有了更大的灵活性,由于有很宽的波带可供通信之用,我们就可将全波光纤的波带划分成不同通信业务段而分别使用。可以预见,未来中小城市城域网的建设,将会大量采用这种全波光纤。

人类追求高速、宽带通信网络的欲望是永无止境的,在目前带宽需求成指数增长的情况下,全波光纤正越来越受到业界的关注,它的诸多优点已被通信业界广泛接受。

聚合物光纤

目前通信的主干线已实现了以石英光纤为基质的通信,但是,在接入网和光纤入户工程中,石英光纤却遇到了较大的困难。由于石英光纤的纤芯很细,光纤的耦合和互接都面临技术困难,因为需要高精度的对准技术,因此对于距离短、接点多的接入网用户是一个难题。而聚合物光纤由于其芯径大,故可以使用廉价而又简单的注塑连接器,并且其韧性和可挠性均较好,数值孔径大,可以使用廉价的激光源,在可见光区有低损耗的窗口,适用于接入网。聚合物光纤是目前FTTH工程中最有希望的传输介质。

聚合物光纤分为多模阶跃型SI-POF和多模渐变型GI-POF两大类,由于SIPOF存在严重的模式色散,传输带宽与对绞铜线相似,限制在5MHz以内,即便在很短的通信距离内也不能满足FDDI、SDH、B-ISDN的通信标准要求,而GIPOF纤芯的折射率分布呈抛物线,因此模式色散大大降低,信号传输的带宽在222m内可达2.5Gbps以上,近年来,GIPOF已成为POF研究的主要方向。最近,N.Tanio从理论上预测了无定形全氟聚丁烯乙烯基醚在2322nm处的理论损耗极限为2.3dB/km,在522nm处的损耗可低至2.25dB/km,这完全可以和石英光纤的损耗相比拟。G.Giorgio等人报道了222m全氟GIPOF的数据传输速率已达到22Gbps。因此,GIPOF有可能成为接入网,用户网等的理想传输介质。

光子晶体光纤

光子晶体光纤是由ST.J.Russell等人于2992年提出的。对石英光纤来说,PCF的结构特点是在其中间沿轴向均匀排列空气孔,这样从光纤端面看,就存在一个二维周期性的结构,如果其中一个孔遭到破坏和缺失,则会出现缺陷,利用这个缺陷,光就能够在其中传播。PCF与普通单模光纤不同,由于它是由周期性排列空气孔的单一石英材料构成,所以有中空光纤或微结构光纤之称。PCF具有特殊的色散和非线性特性,在光通信领域将会有广泛的应用。

PCF引人注目的一个特点是,结构合理,具备在所有波长上都支持单模传输的能力,即所谓的“无休止单模”特性,这个特性已经有了很好的理论解释。这需要满足空气孔足够小的条件,空气孔径与孔间距之比必须不大于2.2。空气孔较大的PCF将会与普通光纤一样,在短波长区会出现多模现象。

PCF的另一个特点是它具有奇异的色散特性。现在人们已经在PCF中成功产生了852nm光孤子,预计将来波长还可以降低。PCF在未来超宽WDM的平坦色散补偿中可能扮演重要角色。

世界领先的PCF产品商业化的公司----丹麦CrystalFiberA/S最近推出了新的光子晶体光纤产品系列。一种是中空的“空气波导光子能带隙晶体光纤”,此晶体光纤的纤芯是中空的,利用空气作为波导,使光可以在特殊的能带隙中传输。另外一种是“双包层高数值孔径掺镱晶体光纤”,该光纤可以用在光纤激光器或光纤放大器中,另外由于该光纤具有光敏性,还可以在它上面刻写光纤光栅。

通信光纤面临的问题

目前,光纤在光通信应用中还有许多问题有待解决。如色散与弥散、有限色散和小色散斜率、负色散、偏振模色散、非线性、大芯区有效面积弯曲损耗、综合优化面临的矛盾、有效面积与色散斜率、负色散与损耗等。但有理由相信,随着光通信技术的不断进步,这些问题都会找到合适的解决办法。

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