摘要：隨著長途通信傳輸容量的成倍增長，以10Gbit／s為基礎的波（bō）分複用技術全麵走向商用。新開發的G.655光纖是開通大容量傳輸係統的（de）較好的媒（méi）介。

關鍵詞：波分複（fù）用　光纖（xiān）　色散　四波混合（hé）　G.655 

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1.引子

       21世紀是一個多媒體的時代，電信網也將（jiāng）是一（yī）個寬帶、大容（róng）量的多媒體網絡。長途骨幹傳輸網正 向以單根光纖提供（gòng）Tbit／s（＝1000Gbit／s）信息容量的方向發展。中國網通的G.655長途骨幹網已經初具規模，為其今後（hòu）向社會提供寬帶傳輸 通路奠定（dìng）了基礎（chǔ）。中國電信（xìn）的改組也初步完（wán）成，未來兩年內，中國電信將建設完成超高速骨幹傳輸網。隨著今年底第二條京濟寧幹線光纜線路工程的開工（gōng），中（zhōng）國電信 在長途骨幹傳輸網上大規模使（shǐ）用G.655光纖的時代到來了。那麽，為什麽要使用G.655光纖呢？

2.光纖的非（fēi）線（xiàn）性影響

       一起草 www.17c.com都知道，近10年來，G.652光纖一直占據著光纖（xiān）市場的主導地位，但是隨著光纖傳輸（shū）速（sù） 率的提高，尤其是（shì）近年來（lái），隨著光纖放大器的應（yīng）用和波分複用（WDM）技術的發展，人們對光纖（xiān）又有了一些新的要求。在（zài）以前的傳輸網上，進人光纖的光功率不 大，光纖呈現線（xiàn）性傳輸特性，影響光纖傳輸特性的因素主要是損耗（hào）和色散。然而，隨著光纖放大器的應用，超過＋18dB以上的光信號被耦合進一根光纖，波分複 用技術使一根光纖中有了數十（shí）條甚至上百條光波道。這時，較高的光能量聚集在很小的截（jié）麵上，光纖開始呈現出非線性（xìng）特性，並成為最終限製傳輸係統（tǒng）性能的關鍵因 素。主要的非線性（xìng）現象是受激散射（shè）和非線性（xìng）折射（克爾效（xiào）應）。

       受激散射主要分為受激拉（lā）曼散（sàn）射（shè）（SRS）和（hé）受激布裏淵散射（SBS）。其（qí）中SRS對於（yú）單波長（zhǎng） 係統的影響（xiǎng）可以忽略不計，但是對於高密集的波分複用係統，SRS將成為限製通路數的主要因素。拉曼散射和布裏淵（yuān）散射都使入射光能量降低，並（bìng）在光纖（xiān）中形成損 耗。這種損（sǔn）耗在入（rù）射功率低時影響甚微，但入射功率達到一定程度時，損（sǔn）耗就會（huì）到影響（xiǎng）係統的（de）正常運行。

       克爾（ěr）效應是在光功率（lǜ）較高時，光纖的折射率隨光強變化而變化的（de）非線性現象。主要（yào）有自相位調製、 交（jiāo）叉相位（wèi）調製和4波混合（hé），其中尤以四波混合對大（dà）功率WDM係統影響（xiǎng）最大。在波道頻率間隔相等和光纖的色散很（hěn）低（dī）的情況下，四波混合會將大量的信道的功率轉（zhuǎn）移（yí） 到（dào）另一條渡道上。這不僅使有用的信（xìn）道的功率損失，而（ér）且導致信（xìn）道間串（chuàn）音，嚴重影響係統性能。特別是當波道波長接近光纖零色散點時，這一現象更加突出。

3.各種（zhǒng）光纖的比較

       在1550nm處，常規的G.652光纖具有最低損耗特性。再配合使用（yòng）光纖放大器，可以在 G.652光纖上開通（tōng）8×2.5Gbit／s或16甚至32×2.5Gbit／s係統。但由於G.652光纖在1550nm處的色散值較大，受其影響，當 單一波道上的傳輸速率提高到10Gbit／s時，傳輸距離就會大大縮短。因此，高（gāo）速率的傳輸係統要求采取色散補（bǔ）償（cháng）的方式降低G.652光纖在1550nm 處的色散係數，例如在G.652光纖線路中加入一段色（sè）散補償（cháng）模塊。但由於采用色（sè）散補償模塊，會引入較高的插入損耗，係統必須使用光纖放大器，造成係統建設（shè） 成本的提高。因此在骨幹傳輸網上，利用G.652光纖開通高速、超高速（sù）係統不是今後的發展方向。

       這（zhè）裏，不得不提及G.653光纖。將G.652光纖的零色散波（bō）長從（cóng）1310nm移至（zhì）1550nm處，便成為了G.653，色散位移光（guāng）纖。

       在G.653光纖上（shàng），使用光纖放大器技術，可將高功率光信號在單波道上傳輸得（dé）更遠，是極好的 單波道傳輸媒介，可以毫無困難（nán）地開通長距離高速係統。但是對（duì）於DWDM複用係（xì）統，這種光纖不是合適的媒介。G.653光纖在工作（zuò）區內的零（líng）色散點是導致光纖 非（fēi）線性四波混合效（xiào）應的（de）源泉。一般來講，四波混合的效率取決於通路間隔和光纖的色散。通路間（jiān）隔越窄，光纖色散越小，不同光波間相位（wèi）匹配就越好（hǎo），四（sì）波混合的效 率也就越高，而且一旦四波混（hún）合現象產生（shēng），就（jiù）無法用任何（hé）均衡技術來消除。但是，若（ruò）有意識地在生產光纖時使（shǐ）其具有一定的色散，比如，大於 0.1ps／nm·km，則可（kě）有效地抑（yì）製四（sì）波混（hún）合（hé）現象。為此，一種專門為高速超大（dà）容量波分（fèn）複用係統設計的新型光纖誕生了，這就是G.655，非零色（sè）散位移 光纖。

       G.655光纖的零色散點不在（zài）1550nm附近，而是向長（zhǎng）波長或短波長方向位移，使得 1550nm附近呈現一定大小的色散（ITU—T規範為0.1-6ps／nm·km）。這樣，可大大（dà）減輕四波混合的影響，有利於密集波分複用係統的傳輸。 但同時，也要（yào）控製1550nm附近的色（sè）散值不能太大，以保證速率超過10Gbit／s的信號可以（yǐ）不受色散（sàn）限製地傳輸300km以上。根據零色散點出（chū）現的位 置（zhì）的不（bú）同，G.655光（guāng）纖在1530nm－1565nm的工作區內所呈現的色散（sàn）值也不同。零色散（sàn）點在1530nm以下時，在工作區內色散值為正值，這種正 色散G.655光纖適合陸地傳輸係統使用；零色散點在1565nm以上時，在工作區內色散值為負值，這種負色（sè）散G.655光纖適合海底傳輸係統使用。

上述三種光纖的主要技（jì）術規範見表1。

表1　ITU-T關於光纖的主要規範

       表1中提及的大（dà）有效麵積光纖是一種改（gǎi）進型G.655光纖。其模場直徑比一般的G.655光纖大，光有（yǒu）效麵積達 72μm（的平方）以上，可承（chéng）受更高的入射光功率。由（yóu）於光纖的非線性效應（yīng）與（yǔ）入射的光功率密度成正比，而功率密度（dù）又與纖芯的有效麵積成反比，因而這種光纖可 以更有效地克服非線性效應（yīng）。同時，這（zhè）種光纖的色散係數（shù）規（guī）範也大為改進，提（tí）高了下限值，使之在1530nm－1565nm窗口內處於1至 6ps／nm·km，從而進一步減小四波混合的影響。因而這（zhè）種（zhǒng）光纖非常（cháng）適合（hé）高速率的DWDM係統，從目前看，大有效麵積G.655光纖將成（chéng）為今後長途（tú）骨幹 傳輸網的首選光纖。

大保實光纖（G.655）性能及（jí）其應用

       隨著全球（qiú）通（tōng）信容（róng）量的飛速增長，ＥＤＦＡ和ＤＷＤＭ技術的（de）日益成熟，光電技術和器件的快速 更新發展，促使光纖的性能達（dá）到更高的速率（lǜ）、更大的容量。大保實光纖就具有更均（jun1）衡的有效麵積（jī），低（dī）色散斜率（lǜ）和低ＰＭＤ等特性，可以有效（xiào）地抑製非線（xiàn）性（xìng）效應，適用 於長距離、高速率、大容量的ＤＷＤＭ通信係統的應用。這樣，通信網絡（luò）設計者可以充（chōng）分利用ＤＷＤＭ技術和光電器件（jiàn）的功能，增加係統設計的靈活性。 

１．波分複用係統發展（zhǎn）的要求

       在ＷＤＭ通信網中，幹線傳輸（shū）的波道多，功率大，而光（guāng）纖中的非線性效應是（shì）影響係統（tǒng）性能的主要因素。非線性效應包括四波混頻（ＦＷＭ），自相位 調製 （ＳＰＭ），互相位調製（ＸＰＭ），及由受激散（sàn）射產生的拉曼散（sàn）射（ＳＲＳ）和布裏淵散射（ＳＢＳ）。光纖中（zhōng）的非線性效應與光功率密度有關。對ＷＤＭ係統影（yǐng） 響最（zuì）大的非線性效應為ＳＰＭ。ＳＰＭ是由於光脈衝中心強度引（yǐn）起折射率變（biàn）化（huà）產生的（de）脈衝展寬（kuān）。有ＳＰＭ產生功率損失與有效麵積的關係如（１）式：其中Ｄ為光纖 色散，Ａｅｆｆ為有效麵積。 １　 ＦＷＭ指兩（liǎng）個或三個波長的（de）光波混合（hé）產生新波長光波的（de）現（xiàn）象，是影響ＤＷＤＭ通（tōng）信的主要非線性效應（yīng）之一。有ＦＷＭ一起的光噪聲功率如（２）式所（suǒ）示：式中Ｐ為每 通道光功率（lǜ），ｎ２為（wéi）非線性折（shé）射率，α為光（guāng）纖損耗，Δλ為（wéi）信道（dào）間隔。 ２　 對ＷＤＭ係統影響最（zuì）大的兩種（zhǒng）非線性效應都隨有效麵積（jī）的增加而減小。因此（cǐ），大有效麵積的非零色散位移（yí）光纖是應用於大容量ＤＷＤＭ係統的最優化設計光纖。

2.大保實（Ｇ．６５５）光纖 

       大保（bǎo）實（非零色散位（wèi）移單模光纖）光波導有（yǒu）利於高速率、大容量的通信傳輸。其折射率剖麵（miàn）為多包層拋 物線型。纖芯折射率的高低（dī）對導光（guāng）麵積的影響最（zuì）大，１％的折射率波動將會引起有效麵積數平方微米的變化（huà）。通過調整芯徑和下陷層（céng）的高低可以獲得１５５０ｎｍ窗 口的低色散及零色散（sàn）點的低斜率，並可以控製直至Ｌ波段的較平坦的色散分布。外環的作用一方麵適當地增加有效麵積，減小非線形效應；另一方麵（miàn），外環折射率的 高低和寬窄可以使光波場的更大部分分布於光波導的中心，以避免宏（hóng）彎和微彎損耗，降低光纖性能受外部因素（sù）幹（gàn）擾的敏感性。

       理論分析（xī）和實踐（jiàn）表明，多包層折射率分布利用其基（jī）模波導色散控製原理，是構成大有效（xiào）麵積非零（líng）色（sè）散位移光纖最理想的結構。而ＰＣＶＤ工藝由於（yú）其折射率分布控製 精確（què）、均勻，因此，大保實光纖在衰減、色散、色散斜率及偏振模色散（ＰＭＤ）等指標（biāo）上得（dé）到進一（yī）步優化，能（néng）滿足高速率、大容量、多（duō）通道的通信需要。 

       在大保實（shí）光纖生（shēng）產的核心工序--預製棒沉積過程中，一起草 www.17c.com利用ＰＣＶＤ工藝沉積均（jun1）勻性好，折射率分布精細的特點，分別控（kòng）製（zhì）芯（xīn）層和包層的（de）沉積（jī），既保證了（le）完善的 光學性（xìng）能，又提高了製造效率。通過控製非等（děng）溫等離子體的功率，反應（yīng）物ＧｅＣｌ４、ＳｉＣｌ４等（děng）氣（qì）體的流量（liàng），以及（jí）真空條件下的壓力和（hé）溫度分布等（děng）工藝因素，可 以（yǐ）獲得所需要的理想的折射率分（fèn）布，平衡各個使光（guāng）纖有效麵積，色散、色散斜（xié）率及抗彎曲（qǔ）能力調整到最佳狀態。 

       在ＰＣＶＤ沉積過程中，非均相反應過程不受溫度影（yǐng）響（xiǎng），減少了（le）沉積對溫度的敏感性（xìng）。微波功率直接耦（ǒu）合到負壓的反應區域（yù）內，使沉積不受沉積襯管熱（rè）傳導（dǎo）性（xìng）的影 響。通過精（jīng）確控（kòng）製折射率不同（tóng）界麵的（de）摻雜量和ＧｅＯ２、氟等物（wù）質的擴散，進一步提高了光（guāng）波導的對稱性和均勻性，並且（qiě）減小了產生ＰＭＤ的主要（yào）因素之一--光纖 內應力的（de）影響，使大保實光纖的ＰＭＤ的鏈路（lù）值不大於０．１ｐｓ／。 

       大保實光纖不僅在１５５０ｎｍ工作波段有較小並且穩定的正色散值，在Ｌ波段（１５６５ｎｍ～１６２５ｎｍ）也有較低的色散和衰耗，因此（cǐ），大保實光纖能充分 支持ＤＷＤＭ在（zài）Ｌ波段的傳輸。為有效地抑製四波混頻等（děng）非線性效應，一起草 www.17c.com權衡了有效麵（miàn）積和色散斜率，使大保（bǎo）實光（guāng）纖能（néng）可（kě）靠地應用於密集波分（fèn）複（fù）用係（xì）統（tǒng）中。

3.係統實驗

       一起草 www.17c.com用大保實光纖成功地實現了１６×１０Ｇｂｉｔ／ｓ ４００公裏無誤（wù）碼的傳輸實驗。

       試驗中的係統受（shòu）條件限製，有調（diào）製的信號光隻有７個波道（dào），其餘９個（gè）波道用直流光頂替。其基本參（cān）數為：速率，９．９５３２８Ｇｂｉｔ／ｓ；測試（shì）誤碼率（lǜ）的信號圖 案，２３１－１偽隨機碼；靈敏度條件，ＢＥＲ＜１０－１２。 １５５０．９２ｎｍ波道（dào）傳輸４００ｋｍ後的接收眼。 

        在誤碼（mǎ）率ＢＥＲ＝１０－１０時，係統傳輸各通道代價均小於１ｄＢ。在傳輸實驗（yàn）中， 沒有出現（xiàn）四波混（hún）頻（ＦＷＭ），自（zì）相（xiàng）位調製（zhì）（ＳＰＭ）等非線性效應。ＰＭＤ也沒有對傳輸產生影響。

        大保實光纖權衡了有效麵積和色散斜率（lǜ）的影響，在（zài）大有效麵積的基礎上，調整了（le）色散和色散斜率等光學性能，使大保實光纖更（gèng）有利於克服非線性效應對係統（tǒng）的（de）影響，滿足長距（jù）離，高速率的ＤＷＤＭ傳輸。在Ｌ波（bō）段（duàn）的色（sè）散和衰耗控製，提供了更好地擴容性。