新型寬帶通信光纖的研制.pdf

1、隨著因特網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，要求光纖傳輸系統(tǒng)的傳輸容量不斷地擴(kuò)大，面對傳輸容量的擴(kuò)大，目前主要有三種解決途徑：(1)增加每個信道的傳輸速率；(2)減少信道間距；(3)增加總的傳輸帶寬。對于第一種辦法，如果速率提高到10Gbit/s或10Gbit/s以上時，將帶來新的色散補償問題，況且現(xiàn)在的電子系統(tǒng)還存在著所謂"電子瓶頸"效應(yīng)問題；第二種辦法如果將信道間距從100GHz降低到50GHz或25GHz將給系統(tǒng)帶來越來越嚴(yán)重的四波混頻(FWM)等

2、非線性效應(yīng)，且要求系統(tǒng)采用波長穩(wěn)定技術(shù)，因而增加傳輸容量的途徑更期待于增加系統(tǒng)總的傳輸帶寬。增加系統(tǒng)總的傳輸帶寬，一方面需要研究新的光放大器，如L波段的EDFA，是它將EDFA工作波長由C波段（本文中，未特別說明時，O、E、S、C、L波段所對應(yīng)的波長范圍分別為：O波段為1270nm到1370nm、E波段為1370nm到1460nm、S波段為1460nm到1530nm、C波段為1530nm到1565nm、L波段為1565nm到1625nm

3、）擴(kuò)展到L波段，使EDFA的放大增益譜擴(kuò)展了一倍；另一方面要增加光纖的帶寬，即增加光纖工作波段的寬度。 在現(xiàn)有的大多數(shù)G.655光纖中，即使傳輸距離為80公里，也要在L波段上進(jìn)行色散補償。另外，一些G.655光纖的零色散點落在S 波段內(nèi)，這樣，DWDM在S 波段上應(yīng)用所引起的四波混頻將是一個很大的問題；這樣的色散特性限制了DWDM在該光纖中應(yīng)用的工作波段的寬度?？梢哉f，DWDM在G.655光纖中的應(yīng)用一般只適用于在C和L波段。G

4、.652光纖雖然具有較寬的工作波段，但該光纖在C和L波段具有很高的色散，高的色散大大縮短了系統(tǒng)無色散補償?shù)膫鬏斁嚯x。在應(yīng)用高速率如10Gbit/s或10Gbit/s以上的DWDM技術(shù)時，對色散管理極為苛刻，波分復(fù)用的信道數(shù)越多，信道間隔越小，對傳輸一定距離后的累積色散要求就越嚴(yán)。對色散值大的G.652光纖而言，就必然增加在總的傳輸距離內(nèi)色散補償?shù)拇螖?shù)，增加色散補償?shù)某杀?；對色散斜率大的G.655光纖而言，就必然增加色散補償?shù)碾y度，從而增

5、加色散補償?shù)某杀尽?G.656光纖是專門針對在應(yīng)用DWDM技術(shù)時，G.655光纖和G.652光纖的不足而提出的，它在S波段具有足夠大的色散，可抑制FWM等非線性效應(yīng)，在L波段的色散同G.655光纖相當(dāng)，可在S、C和L波段內(nèi)應(yīng)用DWDM技術(shù)；既可以在城域網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，也可以在長途骨干網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，極具有市場前景。 本文針對未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢和ITU-T G.656光纖的技術(shù)規(guī)范，開發(fā)出了一種新型寬帶通信光纖。該光纖具有

6、優(yōu)異的色散特性，在S、C和L 波段內(nèi)的最小色散系數(shù)大于2ps/(nm?km)，最大色散系數(shù)不超過14ps/(nm?km)，其在1550nm處的有效面積在52～64μm2之間。在S、C和L 波段內(nèi)都具有較高的色散系數(shù)，并且具有合適的有效面積，可有效地抑制非線性效應(yīng)，該光纖具有優(yōu)異的相對色散斜率和相對較低的色散系數(shù)，大大降低了色散全補償?shù)拇鷥r。光纖還具有優(yōu)異的衰減特性，其在1460nm到1625nm范圍內(nèi)的衰減都小于0.4dB/km，155

7、0nm處的衰減小于0.22 dB/km。除了這些以外，該光纖還具有優(yōu)異的偏振模特性，優(yōu)異的幾何性能和機械性能。 結(jié)合新型寬帶通信光纖的研制實驗，本文還系統(tǒng)地闡述了光纖制造過程中的一些基礎(chǔ)理論，過程控制方法和測試方法，并分析了大量的試驗數(shù)據(jù)。 本文的內(nèi)容還包括： (1) 對寬帶傳輸光纖的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹，并闡述了DWDM系統(tǒng)中的色散補償技術(shù)和光纖的非線性效應(yīng)。 (2) 根據(jù)光纖波導(dǎo)的數(shù)值模擬理論，采用Fi

8、ber_CAD計算機輔助設(shè)計手段，對與本課題所采用的光纖折射率剖面相類似的W型折射率剖面進(jìn)行了模擬計算。通過計算，給出了構(gòu)成折射率剖面的各個參數(shù)對光纖波導(dǎo)性能的影響趨勢，以便指導(dǎo)光纖制造過程中的工藝控制。 (3) 對光纖的預(yù)制棒的制造工藝和拉絲工藝進(jìn)行了介紹，通過對PCVD工藝和拉絲工藝?yán)碚摰姆治觯o出了影響光纖性能的工藝參數(shù)的主要因素,為光纖性能的優(yōu)化指明了方向。 (4) 闡述了與光纖傳輸性能相關(guān)的一些性能參數(shù)的基本概