大學(xué)本科課件-光纖通信原理第4章-光纖和光纜

第4章光纖和光纜§4.1單模光纖及其應(yīng)用§4.2光纖的選擇§4.3光纖的溫度特性和機(jī)械特性§4.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)第4章光纖和光纜§4.1單模光纖及其應(yīng)用1§4.1單模光纖及其應(yīng)用G.651標(biāo)準(zhǔn)多模光纖G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.653色散移位光纖G.654衰減最小光纖G.655非零色散光纖全波光纖色散補(bǔ)償光纖單模光纖的種類(lèi)：§4.1單模光纖及其應(yīng)用G.651標(biāo)準(zhǔn)多模光纖2G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖

標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3m窗口的單模光纖，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)把這種光纖規(guī)范為G.652光纖。這屬于第一代單模光纖。其特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3m時(shí)，光纖色散很小，系統(tǒng)的傳輸距離只受一個(gè)因素，即光纖衰減所限制。G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3G.652光纖在1.3m波段的損耗較大，約為0.3~0.4dB/km；在1.55m波段的損耗較小，約為0.2~0.25dB/km。色散在1.3m波段為3.5ps/nmkm，在1.55m波段較大，約為20ps/nmkm。這種光纖可支持用于在1.55m波段的2.5Gb/s的干線(xiàn)系統(tǒng)，但由于色散較大，若傳輸10Gb/s的信號(hào)，傳輸距離超過(guò)50km時(shí)，就要求使用價(jià)格昂貴的色散補(bǔ)償模塊。另外，由于色散補(bǔ)償模塊的使用，增加了線(xiàn)路損耗，縮短了中繼距離，不適用于DWDM系統(tǒng)。G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.652光纖在1.3m波段的損耗較大，約為0.3~4G.653色散移位光纖G.652光纖的最大缺點(diǎn)是低衰減和零色散不在同一工作波長(zhǎng)上，這不僅使工程應(yīng)用受到一定的限制，而且在1.3m的光纖放大器開(kāi)發(fā)應(yīng)用之前，使不經(jīng)過(guò)光-電轉(zhuǎn)換過(guò)程的全光通信無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

G.653是在80年代中期開(kāi)發(fā)成功的第二代單模光纖。它是一種將零色散波長(zhǎng)從1.3m移到1.55m的色散移位光纖(DSF,Dispersion-ShiftedFiber)。ITU把這種光纖的規(guī)范為G.653。G.653色散移位光纖G.652光纖的最大缺點(diǎn)是低衰減和5光纖的色散特性0.5000.3751700波長(zhǎng)(nm)色散0102030-10-3.5ps/(nmkm-90色散補(bǔ)償光纖色散

標(biāo)準(zhǔn)光纖衰減15001600非零色散移位光纖色散色散平坦光纖1300標(biāo)準(zhǔn)光纖色散0.0000.2500.1251400衰減(dB/km)色散移位光纖色散

.)光纖的色散特性0.5000.3751700波長(zhǎng)(nm)色散06G.654衰減最小光纖ITU將一種衰減最小的光纖規(guī)范為G.654光纖。它是一種可應(yīng)用于1.55m波長(zhǎng)的純石英芯單模光纖，能夠滿(mǎn)足海底光纜長(zhǎng)距離通信的需求。在1.55m波長(zhǎng)附近衰減最小，僅為0.185dB/km。在1.3m波長(zhǎng)區(qū)域色散為零，但在1.55m波長(zhǎng)區(qū)域色散較大，約為17~20ps/(nmkm)。G.654衰減最小光纖ITU將一種衰減最小的光纖規(guī)范為G7由色散移位光纖到非零色散光纖色散移位光纖在1.55m色散為零，不利于多信道的WDM傳輸，因?yàn)楫?dāng)復(fù)用的信道數(shù)較多時(shí)，信道間距較小，這時(shí)就會(huì)發(fā)生一種稱(chēng)為四波混頻(FWM，F(xiàn)ourWaveMixing)的非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)，這種效應(yīng)使兩個(gè)或三個(gè)傳輸波長(zhǎng)混合，產(chǎn)生新的、有害的頻率分量，導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_。如果光纖線(xiàn)路的色散為零，F(xiàn)WM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重；如果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而還會(huì)減小。針對(duì)這一現(xiàn)象，科學(xué)家們研制了一種新型光纖，即非零色散光纖(NZ-DSF)。由色散移位光纖到非零色散光纖色散移位光纖在1.55m8G.655非零色散光纖非零色散光纖實(shí)質(zhì)上是一種改進(jìn)的色散移位光纖。其零色散波長(zhǎng)不在1.55m，而是在1.525m或1.585m處。在光纖制作過(guò)程中，適當(dāng)控制摻雜劑的量，使它大到足以抑制高密度波分復(fù)用系統(tǒng)中的四波混頻，小到足以允許單信道數(shù)據(jù)速率達(dá)到10Gb/s，而不需要色散補(bǔ)償。G.655非零色散光纖非零色散光纖實(shí)質(zhì)上是一種改進(jìn)的色散9消除了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)；而標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散移位光纖都只能克服這兩種缺陷中的一種；非零色散光纖綜合了標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散移位光纖最好的傳輸特性，既能用于新的陸上網(wǎng)絡(luò)，又可對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，它特別適合于高密度WDM系統(tǒng)的傳輸，所以非零色散光纖是新一代光纖通信系統(tǒng)的最佳傳輸介質(zhì)。G.655非零色散光纖的特點(diǎn)消除了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)；G.655非零色散光纖的特10非零色散光纖舉例AT&T研制的真波光纖(TrueWaveTM)美國(guó)康寧玻璃公司開(kāi)發(fā)的葉狀光纖(LeafFiber)阿爾卡特的特銳光纖(TeraLightTM)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)飛公司的大保實(shí)光纖等非零色散光纖舉例AT&T研制的真波光纖(TrueWaveT11全波光纖（1360~1460nm波段就是E波段(Extendedwavelengthband)，它位于O波段和S波段之間。120014001600衰減波長(zhǎng)0.10.20.30.51700150013000.40.6窗口O全波光纖去掉了的水峰SCLUE(dB/km)(nm)1385nmO：OriginalwavelengthbandE：ExtendedwavelengthbandS：short-wavelengthbandC：ConventionalwavelengthbandL：Long-wavelengthbandU：Ultralongwavelengthband全波光纖（1360~1460nm波段就是E波段(Exte12全波光纖光纖制造商在1380nm波長(zhǎng)附近，把OH離子濃度降到了10-8以下，消除了（1360~1460nm波段的損耗峰，使該波段的損耗也降低到0.3dB/km左右，可應(yīng)用于光纖通信，而且色散值也小，所以在相同比特率下傳輸?shù)木嚯x更長(zhǎng)。全波光纖，就是在光纖的整個(gè)波段，從1280nm開(kāi)始到1675nm終止，都可以用來(lái)通信，與常規(guī)光纖相比，全波光纖應(yīng)用于DWDM，可使信道數(shù)增加50%，這就為DWDM系統(tǒng)應(yīng)用于城域網(wǎng)創(chuàng)造了條件。全波光纖光纖制造商在1380nm波長(zhǎng)附近，把OH離子濃度降13初始波段擴(kuò)展波段短波段常規(guī)波段長(zhǎng)波段超長(zhǎng)波段工作波段OESCLU工作波長(zhǎng)(nm)1260~13601360~14601460~15301530~15661566~16251625~1675通信光纖的工作窗口O：OriginalwavelengthbandE：ExtendedwavelengthbandS：short-wavelengthbandC：ConventionalwavelengthbandL：Long-wavelengthbandU：Ultralongwavelengthband初始波段擴(kuò)展波段短波段常規(guī)波段長(zhǎng)波段超長(zhǎng)波段工作波段OESC14色散補(bǔ)償光纖色散補(bǔ)償光纖(DCF,DispersionCompensatingFiber)是具有大的負(fù)色散光纖。是針對(duì)現(xiàn)已敷設(shè)的1.3m標(biāo)準(zhǔn)單模光纖而設(shè)計(jì)的一種單模光纖。為了使現(xiàn)已敷設(shè)的1.3m光纖系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，就必須將光纖的工作波長(zhǎng)從1.3m改為1.55m。標(biāo)準(zhǔn)光纖在1.55m波長(zhǎng)的色散不是零，而是正的17~20ps/(nmkm),并且具有正的色散斜率，必須在這些光纖中加接具有負(fù)色散的色散補(bǔ)償光纖，進(jìn)行色散補(bǔ)償，以保證整條光纖線(xiàn)路的總色散近似為零，從而實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、長(zhǎng)距離的通信。色散補(bǔ)償光纖色散補(bǔ)償光纖(DCF,Dispersion15§4.2光纖的選擇 選擇光纖的基本要求：從發(fā)射光源耦合進(jìn)光纖的光功率最大；光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸后產(chǎn)生的畸變最??；光纖的傳輸窗口要滿(mǎn)足系統(tǒng)應(yīng)用的要求。具體的設(shè)計(jì)要根據(jù)使用條件進(jìn)行折衷?！?.2光纖的選擇 選擇光纖的基本要求：16一、損耗（衰減）在選定的波長(zhǎng)，衰減要足夠小，以使在滿(mǎn)足接收機(jī)所要求的光功率的前提下，使中繼距離盡可能大。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要考慮連接器、接頭和耦合器的損耗和系統(tǒng)工作所需的余量。為此，要正確選擇工作波長(zhǎng)和光纖類(lèi)型。一、損耗（衰減）在選定的波長(zhǎng)，衰減要足夠小，以使在滿(mǎn)足接收機(jī)171.耦合損耗包括光源耦合損耗和檢測(cè)器耦合損耗;纖芯尺寸和數(shù)值孔徑大，可減小光源的耦合損耗；但要增加檢測(cè)器耦合損耗;為了減小和檢測(cè)器的耦合損耗，要求纖芯尺寸和數(shù)值孔徑要足夠小，以使出射光完全落在檢測(cè)器上。為了提高接收機(jī)響應(yīng)速度，降低噪聲，則要求檢測(cè)器面積小，所以不能采用增大檢測(cè)器光敏面的辦法來(lái)減小耦合損耗。纖芯尺寸和數(shù)值孔徑大的光纖，其傳輸帶寬小，適合于采用發(fā)光二級(jí)管(LED)的系統(tǒng)。1.耦合損耗包括光源耦合損耗和檢測(cè)器耦合損耗;182.連接器損耗包括連接器和接頭的損耗。纖芯直徑的公差、不圓度和纖芯與包層同心度誤差要盡可能小，以得到最小連接損耗。提高光纖的幾何精度，要增加制造成本；增大纖芯尺寸和數(shù)值孔徑，可以減小幾何公差對(duì)連接損耗的不利影響，但與增大帶寬相矛盾。2.連接器損耗包括連接器和接頭的損耗。19二、色散和帶寬正確選擇光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)，光纖色散要足夠小，使已調(diào)制的光信號(hào)以最小畸變通過(guò)光纖全長(zhǎng)。長(zhǎng)距離高速率海纜系統(tǒng)要選擇零色散移位到1.55m的G.654單模光纖。波分復(fù)用系統(tǒng)要選擇色散系數(shù)很小、但不為零的G.655單模光纖，以減小四波混頻的影響。用于城域網(wǎng)的DWDM系統(tǒng)要選擇全波光纖。采用發(fā)光管(LED)的系統(tǒng),要充分考慮材料色散的影響等。二、色散和帶寬正確選擇光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)，光纖色散要足夠小，20通常情況下，光纖的特性受溫度影響不大；在溫度很低時(shí)，損耗隨溫度降低而增加，尤其是在溫度非常低時(shí)，損耗急劇增加。在高寒地區(qū)工作的光纜，應(yīng)注意到此特性?！?.3光纖的溫度特性和機(jī)械特性1.光纖的溫度特性通常情況下，光纖的特性受溫度影響不大；§4.3光纖的溫度特21構(gòu)成光纖的二氧化硅(SiO2)的熱膨脹系數(shù)很小，在溫度降低時(shí)幾乎不收縮。而光纖在成纜過(guò)程中必須經(jīng)涂覆和加上一些其他構(gòu)件，涂覆材料及其他構(gòu)件的膨脹系數(shù)較大，當(dāng)溫度降低時(shí)，收縮比較嚴(yán)重，所以當(dāng)溫度變化時(shí)，材料的膨脹系數(shù)不同，將使光纖產(chǎn)生微彎，尤其表現(xiàn)在低溫區(qū)。隨著溫度的降低，光纖的附加損耗逐漸增加，當(dāng)溫度降至-55℃左右，附加損耗急劇增加。因此，在設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng)時(shí)，必須考慮光纜的高低溫循環(huán)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)光纖的損耗是否符合指標(biāo)要求。光纖的熱脹冷縮構(gòu)成光纖的二氧化硅(SiO2)的熱膨脹系數(shù)很小，在溫度降低時(shí)22目前構(gòu)成光纖的材料是SiO2，要被拉成125m的細(xì)絲。在拉絲過(guò)程中，光纖的抗拉強(qiáng)度約為10～20kg/mm2。如拉絲后立即在光纖表面進(jìn)行涂覆，抗拉強(qiáng)度可達(dá)400kg/mm2。這里所說(shuō)光纖的強(qiáng)度是指抗張強(qiáng)度，當(dāng)光纖受到的張力超過(guò)它的承受能力時(shí)，光纖就將斷裂。對(duì)于光纖抗斷強(qiáng)度，它和涂覆層的厚度有關(guān)，當(dāng)涂覆厚度為5～10m時(shí)，抗斷強(qiáng)度為330kg/mm2。只有強(qiáng)度符合要求的光纖才能用來(lái)成纜。2.光纖的機(jī)械特性目前構(gòu)成光纖的材料是SiO2，要被拉成125m的細(xì)絲。在拉23§4.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)由光纖的溫度特性和機(jī)械特性可知光纖必須制作成光纜才能使用。光纜線(xiàn)路在長(zhǎng)期使用中，必須經(jīng)受敷設(shè)安裝和長(zhǎng)期維護(hù)運(yùn)用的考驗(yàn)。對(duì)光纜有如下基本要求：①不能因成纜而使光纖的傳輸特性惡化；②在成纜過(guò)程中光纖不斷裂；③纜徑細(xì)、重量輕；④便于施工和維護(hù)§4.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)由光纖的溫度特性和機(jī)械特性可知241.光纜結(jié)構(gòu)

光纜由纜芯、加強(qiáng)件和護(hù)層組成。（1）纜芯（被覆光纖/纖芯）纜芯主要是被覆光纖(芯線(xiàn))，它可分為單芯和多芯兩種。二次涂覆主要采用下列兩種保護(hù)結(jié)構(gòu)：①緊套結(jié)構(gòu)②松套結(jié)構(gòu)1.光纜結(jié)構(gòu)光纜由纜芯、加強(qiáng)件和護(hù)層組成。25兩種保護(hù)結(jié)構(gòu)兩種保護(hù)結(jié)構(gòu)26(2)加強(qiáng)元件光纖材料比較脆，容易斷裂，為了使光纜便于承受敷設(shè)安裝時(shí)所加的外力等，在光纜中需要加一根或多根加強(qiáng)元件位于中心或分散在四周。加強(qiáng)元件的材料可用鋼絲或非金屬的纖維——增強(qiáng)塑料(FRP)等。(3)護(hù)層光纜的護(hù)層一般由聚乙烯(或聚氯乙烯)和鋼帶或鋁帶組成。主要是對(duì)纜芯起機(jī)械保護(hù)和環(huán)境保護(hù)作用，避免由于外部機(jī)械力和環(huán)境影響造成對(duì)光纖的損壞。要求有良好的抗壓能力和密封性能。

(2)加強(qiáng)元件27光纜的結(jié)構(gòu)圖護(hù)層纜芯(1)護(hù)層①管道光纜護(hù)層②直埋光纜護(hù)層③水底光纜護(hù)層管道光纜塑料護(hù)套包帶鋁鉑層纜芯管道光纜塑料護(hù)套包帶鋁鉑層纜芯直埋光纜塑料護(hù)套皺紋鋼套水底光纜鋁護(hù)套塑料護(hù)套鋼絲管道光纜塑料護(hù)套包帶鋁鉑層纜芯直埋光纜塑料護(hù)套皺紋鋼套光纜的結(jié)構(gòu)圖護(hù)層纜芯(1)護(hù)層①管道光纜護(hù)層②直埋28(2)纜芯①層絞式纜芯②支架式纜芯③疊帶式纜芯④束管式纜芯(2)纜芯①層絞式纜芯②支架式纜芯③疊帶式纜芯④292.光纜的分類(lèi)(1)按使用場(chǎng)合劃分(2)按外護(hù)層劃分(3)按纜芯劃分(4)按敷設(shè)方式劃分3.光纜的連接①長(zhǎng)途光纜②市話(huà)中繼光纜③用戶(hù)光纜⑤水底光纜⑥海底光纜④配線(xiàn)光纜①塑料護(hù)層光纜②鋁箔加塑料護(hù)層光纜③鋼帶鎧裝光纜④鋼絲鎧裝光纜①層絞式光纜②支架式光纜③疊帶式光纜④束管式光纜①管道式光纜②自承式光纜③直埋式光纜光纜接頭盒光纖接頭護(hù)套加強(qiáng)件2.光纜的分類(lèi)(1)按使用場(chǎng)合劃分(2)按外護(hù)層30復(fù)習(xí)思考：多模光纖有哪兩種？單模光纖又有哪幾種？簡(jiǎn)述G.652光纖、G.653光纖、G.654光纖、G.655光纖和全波光纖的特征復(fù)習(xí)思考：多模光纖有哪兩種？單模光纖又有哪幾種？31復(fù)習(xí)思考題復(fù)習(xí)思考題32第4章光纖和光纜§4.1單模光纖及其應(yīng)用§4.2光纖的選擇§4.3光纖的溫度特性和機(jī)械特性§4.4光纜的結(jié)構(gòu)和種類(lèi)第4章光纖和光纜§4.1單模光纖及其應(yīng)用33§4.1單模光纖及其應(yīng)用G.651標(biāo)準(zhǔn)多模光纖G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.653色散移位光纖G.654衰減最小光纖G.655非零色散光纖全波光纖色散補(bǔ)償光纖單模光纖的種類(lèi)：§4.1單模光纖及其應(yīng)用G.651標(biāo)準(zhǔn)多模光纖34G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖

標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3m窗口的單模光纖，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)把這種光纖規(guī)范為G.652光纖。這屬于第一代單模光纖。其特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3m時(shí)，光纖色散很小，系統(tǒng)的傳輸距離只受一個(gè)因素，即光纖衰減所限制。G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.35G.652光纖在1.3m波段的損耗較大，約為0.3~0.4dB/km；在1.55m波段的損耗較小，約為0.2~0.25dB/km。色散在1.3m波段為3.5ps/nmkm，在1.55m波段較大，約為20ps/nmkm。這種光纖可支持用于在1.55m波段的2.5Gb/s的干線(xiàn)系統(tǒng)，但由于色散較大，若傳輸10Gb/s的信號(hào)，傳輸距離超過(guò)50km時(shí)，就要求使用價(jià)格昂貴的色散補(bǔ)償模塊。另外，由于色散補(bǔ)償模塊的使用，增加了線(xiàn)路損耗，縮短了中繼距離，不適用于DWDM系統(tǒng)。G.652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.652光纖在1.3m波段的損耗較大，約為0.3~36G.653色散移位光纖G.652光纖的最大缺點(diǎn)是低衰減和零色散不在同一工作波長(zhǎng)上，這不僅使工程應(yīng)用受到一定的限制，而且在1.3m的光纖放大器開(kāi)發(fā)應(yīng)用之前，使不經(jīng)過(guò)光-電轉(zhuǎn)換過(guò)程的全光通信無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

G.653是在80年代中期開(kāi)發(fā)成功的第二代單模光纖。它是一種將零色散波長(zhǎng)從1.3m移到1.55m的色散移位光纖(DSF,Dispersion-ShiftedFiber)。ITU把這種光纖的規(guī)范為G.653。G.653色散移位光纖G.652光纖的最大缺點(diǎn)是低衰減和37光纖的色散特性0.5000.3751700波長(zhǎng)(nm)色散0102030-10-3.5ps/(nmkm-90色散補(bǔ)償光纖色散

標(biāo)準(zhǔn)光纖衰減15001600非零色散移位光纖色散色散平坦光纖1300標(biāo)準(zhǔn)光纖色散0.0000.2500.1251400衰減(dB/km)色散移位光纖色散

.)光纖的色散特性0.5000.3751700波長(zhǎng)(nm)色散038G.654衰減最小光纖ITU將一種衰減最小的光纖規(guī)范為G.654光纖。它是一種可應(yīng)用于1.55m波長(zhǎng)的純石英芯單模光纖，能夠滿(mǎn)足海底光纜長(zhǎng)距離通信的需求。在1.55m波長(zhǎng)附近衰減最小，僅為0.185dB/km。在1.3m波長(zhǎng)區(qū)域色散為零，但在1.55m波長(zhǎng)區(qū)域色散較大，約為17~20ps/(nmkm)。G.654衰減最小光纖ITU將一種衰減最小的光纖規(guī)范為G39由色散移位光纖到非零色散光纖色散移位光纖在1.55m色散為零，不利于多信道的WDM傳輸，因?yàn)楫?dāng)復(fù)用的信道數(shù)較多時(shí)，信道間距較小，這時(shí)就會(huì)發(fā)生一種稱(chēng)為四波混頻(FWM，F(xiàn)ourWaveMixing)的非線(xiàn)性光學(xué)效應(yīng)，這種效應(yīng)使兩個(gè)或三個(gè)傳輸波長(zhǎng)混合，產(chǎn)生新的、有害的頻率分量，導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_。如果光纖線(xiàn)路的色散為零，F(xiàn)WM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重；如果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而還會(huì)減小。針對(duì)這一現(xiàn)象，科學(xué)家們研制了一種新型光纖，即非零色散光纖(NZ-DSF)。由色散移位光纖到非零色散光纖色散移位光纖在1.55m40G.655非零色散光纖非零色散光纖實(shí)質(zhì)上是一種改進(jìn)的色散移位光纖。其零色散波長(zhǎng)不在1.55m，而是在1.525m或1.585m處。在光纖制作過(guò)程中，適當(dāng)控制摻雜劑的量，使它大到足以抑制高密度波分復(fù)用系統(tǒng)中的四波混頻，小到足以允許單信道數(shù)據(jù)速率達(dá)到10Gb/s，而不需要色散補(bǔ)償。G.655非零色散光纖非零色散光纖實(shí)質(zhì)上是一種改進(jìn)的色散41消除了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)；而標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散移位光纖都只能克服這兩種缺陷中的一種；非零色散光纖綜合了標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散移位光纖最好的傳輸特性，既能用于新的陸上網(wǎng)絡(luò)，又可對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，它特別適合于高密度WDM系統(tǒng)的傳輸，所以非零色散光纖是新一代光纖通信系統(tǒng)的最佳傳輸介質(zhì)。G.655非零色散光纖的特點(diǎn)消除了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)；G.655非零色散光纖的特42非零色散光纖舉例AT&T研制的真波光纖(TrueWaveTM)美國(guó)康寧玻璃公司開(kāi)發(fā)的葉狀光纖(LeafFiber)阿爾卡特的特銳光纖(TeraLightTM)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)飛公司的大保實(shí)光纖等非零色散光纖舉例AT&T研制的真波光纖(TrueWaveT43全波光纖（1360~1460nm波段就是E波段(Extendedwavelengthband)，它位于O波段和S波段之間。120014001600衰減波長(zhǎng)0.10.20.30.51700150013000.40.6窗口O全波光纖去掉了的水峰SCLUE(dB/km)(nm)1385nmO：OriginalwavelengthbandE：ExtendedwavelengthbandS：short-wavelengthbandC：ConventionalwavelengthbandL：Long-wavelengthbandU：Ultralongwavelengthband全波光纖（1360~1460nm波段就是E波段(Exte44全波光纖光纖制造商在1380nm波長(zhǎng)附近，把OH離子濃度降到了10-8以下，消除了（1360~1460nm波段的損耗峰，使該波段的損耗也降低到0.3dB/km左右，可應(yīng)用于光纖通信，而且色散值也小，所以在相同比特率下傳輸?shù)木嚯x更長(zhǎng)。全波光纖，就是在光纖的整個(gè)波段，從1280nm開(kāi)始到1675nm終止，都可以用來(lái)通信，與常規(guī)光纖相比，全波光纖應(yīng)用于DWDM，可使信道數(shù)增加50%，這就為DWDM系統(tǒng)應(yīng)用于城域網(wǎng)創(chuàng)造了條件。全波光纖光纖制造商在1380nm波長(zhǎng)附近，把OH離子濃度降45初始波段擴(kuò)展波段短波段常規(guī)波段長(zhǎng)波段超長(zhǎng)波段工作波段OESCLU工作波長(zhǎng)(nm)1260~13601360~14601460~15301530~15661566~16251625~1675通信光纖的工作窗口O：OriginalwavelengthbandE：ExtendedwavelengthbandS：short-wavelengthbandC：ConventionalwavelengthbandL：Long-wavelengthbandU：Ultralongwavelengthband初始波段擴(kuò)展波段短波段常規(guī)波段長(zhǎng)波段超長(zhǎng)波段工作波段OESC46色散補(bǔ)償光纖色散補(bǔ)償光纖(DCF,DispersionCompensatingFiber)是具有大的負(fù)色散光纖。是針對(duì)現(xiàn)已敷設(shè)的1.3m標(biāo)準(zhǔn)單模光纖而設(shè)計(jì)的一種單模光纖。為了使現(xiàn)已敷設(shè)的1.3m光纖系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，就必須將光纖的工作波長(zhǎng)從1.3m改為1.55m。標(biāo)準(zhǔn)光纖在1.55m波長(zhǎng)的色散不是零，而是正的17~20ps/(nmkm),并且具有正的色散斜率，必須在這些光纖中加接具有負(fù)色散的色散補(bǔ)償光纖，進(jìn)行色散補(bǔ)償，以保證整條光纖線(xiàn)路的總色散近似為零，從而實(shí)現(xiàn)高速率、大容量、長(zhǎng)距離的通信。色散補(bǔ)償光纖色散補(bǔ)償光纖(DCF,Dispersion47§4.2光纖的選擇 選擇光纖的基本要求：從發(fā)射光源耦合進(jìn)光纖的光功率最大；光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸后產(chǎn)生的畸變最小；光纖的傳輸窗口要滿(mǎn)足系統(tǒng)應(yīng)用的要求。具體的設(shè)計(jì)要根據(jù)使用條件進(jìn)行折衷?！?.2光纖的選擇 選擇光纖的基本要求：48一、損耗（衰減）在選定的波長(zhǎng)，衰減要足夠小，以使在滿(mǎn)足接收機(jī)所要求的光功率的前提下，使中繼距離盡可能大。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要考慮連接器、接頭和耦合器的損耗和系統(tǒng)工作所需的余量。為此，要正確選擇工作波長(zhǎng)和光纖類(lèi)型。一、損耗（衰減）在選定的波長(zhǎng)，衰減要足夠小，以使在滿(mǎn)足接收機(jī)491.耦合損耗包括光源耦合損耗和檢測(cè)器耦合損耗;纖芯尺寸和數(shù)值孔徑大，可減小光源的耦合損耗；但要增加檢測(cè)器耦合損耗;為了減小和檢測(cè)器的耦合損耗，要求纖芯尺寸和數(shù)值孔徑要足夠小，以使出射光完全落在檢測(cè)器上。為了提高接收機(jī)響應(yīng)速度，降低噪聲，則要求檢測(cè)器面積小，所以不能采用增大檢測(cè)器光敏面的辦法來(lái)減小耦合損耗。纖芯尺寸和數(shù)值孔徑大的光纖，其傳輸帶寬小，適合于采用發(fā)光二級(jí)管(LED)的系統(tǒng)。1.耦合損耗包括光源耦合損耗和檢測(cè)器耦合損耗;502.連接器損耗包括連接器和接頭的損耗。纖芯直徑的公差、不圓度和纖芯與包層同心度誤差要盡可能小，以得到最小連接損耗。提高光纖的幾何精度，要增加制造成本；增大纖芯尺寸和數(shù)值孔徑，可以減小幾何公差對(duì)連接損耗的不利影響，但與增大帶寬相矛盾。2.連接器損耗包括連接器和接頭的損耗。51二、色散和帶寬正確選擇光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)，光纖色散要足夠小，使已調(diào)制的光信號(hào)以最小畸變通過(guò)光纖全長(zhǎng)。長(zhǎng)距離高速率海纜系統(tǒng)要選擇零色散移位到1.55m的G.654單模光纖。波分復(fù)用系統(tǒng)要選擇色散系數(shù)很小、但不為零的G.655單模光纖，以減小四波混頻的影響。用于城域網(wǎng)的DWDM系統(tǒng)要選擇全波光纖。采用發(fā)光管(LED)的系統(tǒng),要充分考慮材料色散的影響等。二、色散和帶寬正確選擇光纖類(lèi)型和工作波長(zhǎng)，光纖色散要足夠小，52通常情況下，光纖的特性受溫度影響不大；在溫度很低時(shí)，損耗隨溫度降低而增加，尤其是在溫度非常低時(shí)，損耗急劇增加。在高寒地區(qū)工作的光纜，應(yīng)注意到此特性?！?.3光纖的溫度特性和機(jī)械特性1.光纖的溫度特性通常情況下，光纖的特性受溫度影響不大；§4.3光纖的溫度特53構(gòu)成光纖的二氧化硅(SiO2)的熱膨脹系數(shù)很小，在溫度降低時(shí)幾乎不收縮。而光纖在成纜過(guò)程中必須經(jīng)涂覆和加上一些其他構(gòu)件，涂覆材料及其他構(gòu)件的膨脹系數(shù)較大，當(dāng)溫度降低時(shí)，收縮比較嚴(yán)重，所以當(dāng)溫度變化時(shí)，材料的膨脹系數(shù)不同，將使光纖產(chǎn)生微彎，尤其表現(xiàn)在低溫區(qū)。隨著溫度的降低，光纖的附加損耗逐漸增加，當(dāng)溫度降至-55℃左右，附加損耗急劇增加。因此，在設(shè)計(jì)光纖通信系統(tǒng)時(shí)，必須考慮光纜的高低溫循環(huán)試驗(yàn)，以檢驗(yàn)光纖的損耗是否符合指標(biāo)要求。光纖的熱脹冷縮構(gòu)成光纖的二氧化硅(SiO2)的熱膨脹系數(shù)很小，在溫度降低時(shí)54目前構(gòu)成光纖的材料是SiO2，要被拉成125m的細(xì)絲。在拉絲過(guò)程中，光纖的抗拉強(qiáng)度約為10～20kg/mm2。如拉絲后立即在光纖表面進(jìn)行涂覆，抗拉強(qiáng)度可達(dá)400kg/mm2。這里所說(shuō)光纖的強(qiáng)度是指抗張強(qiáng)度，當(dāng)光纖受到的張力超過(guò)它的承受能力時(shí)，光纖就將斷裂。對(duì)于光纖抗斷強(qiáng)度，它和涂覆層的厚度有關(guān)，當(dāng)涂覆厚度為5～10m時(shí)，抗斷強(qiáng)度為330kg/mm2。只有強(qiáng)度符合要求的光纖才能用來(lái)成纜。2.光纖的機(jī)械特性目前構(gòu)