
1.2.4 光纤标准
ITU-T制定了统一的光纤标准(G标准)。按照ITU-T关于光纤的建议,将光纤的种类分为多模光纤(G.651光纤)、标准单模光纤(G.652光纤)、零色散位移光纤(G.653光纤)、1550nm处最低衰减光纤(G.654光纤)、非零色散位移光纤(G.655光纤)、宽带光传送的非零色散光纤(G.656光纤)、接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤(G.657光纤)。
多模光纤多用于低速率、短距离的通信系统,不适合长途通信系统,本书主要介绍单模光纤。
(1)标准单模光纤(G.652光纤)
标准单模光纤又称非色散位移光纤或常规单模光纤,2003年,ITU-T颁布最新的G.652光纤的分类,将G.652光纤分为G.652.A、G.652.B、G.652.C和G652.D共4种类型。G.652光纤可以工作于1310/1550nm两个低衰减波长窗口。在1310nm窗口衰减较小,同时具有最小的常规色散,存在零色散窗口;在1550nm窗口,光纤衰减最小,但具有较大的常规色散,达到17~20ps/(nm·km)。G.652.C、G652.D是无(低)水峰光纤,在1383nm波段消除了“水峰”对衰减的影响。
2013年,国产低衰减光纤正式商用,它属于G.652.D型光纤,纤芯材料使用掺锗二氧化硅,在1550nm窗口光纤衰减达到0.185dB/km,具有比G.652.D光纤更小的PMD值,达到0.004ps/km1/2,是可以在1260~1625nm光传输系统上运行的全波段光纤。新的100Gbit/s通信系统降低了对PMD值的要求,低损光纤可以用于100Gbit/s甚至400Gbit/s的通信系统。
(2)零色散位移光纤(G.653光纤)
该型单模光纤折射率剖面结构采用了分段芯和双台阶芯型,不仅成功实现了1550nm波长处低衰减和零色散,而且具有抗弯性能好、连结损耗低等特点。G.653光纤在1.55µm波段色散为零,不利于多信道的WDM传输,当使用的信道数较多时,信道间距较小,这时就会发生四波混频(Four-Wave Mixing,FWM),导致信道间发生串扰,不利于多信道的WDM传输。该型光纤在日本短距离通信系统中应用较多。
(3)1550nm处最低衰减光纤(G.654光纤)
该型光纤折射率剖面结构与标准单模光纤相同,采用简单阶跃匹配包层型,不同的是选用纯SiO2来降低光纤的衰减,靠包层掺杂氟(F)使折射率下降而获得所需要的折射率差。G.654光纤原本应用于海底光纤通信,这种光纤的最大优点是理论上在1550nm波长处最低衰减为0.15dB/km。
2008年,超低损光纤成功研制,使用纯硅纤芯在1550nm窗口光纤衰减最小值达到0.166dB/km,PMD值比G.652.D光纤更小,达到0.004ps/km1/2。2010年后,陆地高速系统长距离传输100Gbit/s及更高速率通信系统对光纤色散的要求降低,且传输速率的提高使通信系统可传输距离缩短。超低损光纤较低的衰减系数可以提供较远的传输距离,可以用于100Gbit/s甚至400Gbit/s的通信系统。
2016年9月,ITU-T通过了最新版本的G.654标准,添加了E子类,对陆地长途大容量高速率传输网络用的截止波长位移大有效面积光纤进行了规范,既保持了低衰减和大有效面积特性,又进一步缩小了有效面积的范围,提升了光纤的弯曲性能,达到G.652的水平。
(4)非零色散位移光纤(G.655光纤)
该型光纤具有三角芯和双环芯两种折射率剖面结构。三角芯和双环芯中的第一个环具有可移动零色散波长的特性。这两种剖面结构的外环对实现大有效面积和微弯曲衰减都起着关键作用。非零色散位移光纤(G.655光纤)被称为大有效面积光纤(Larger Efective Area Fiber,LEAF),在1550nm窗口不仅衰减最小,同时具有较小但不为零的色散值[1ps/(nm·km)≤|D|≤4ps/(nm·km)],这样可以有效地降低光纤中的FWM,尤其适用于密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)系统。
(5)宽带光传送的非零色散光纤(G.656光纤)
该型光纤在1460~1624nm波长范围内,其色散为一个大于零的数值。该型光纤色散减小了密集波分复用系统的非线性效应。相较于G.652光纤,G.656光纤能支持更小的色散系数,并能减小FWM和交叉相位调制(Cross-Phase Modulation,XPM)的效应;与G.655光纤相比,G.656光纤能支持更宽的工作波长,这种光纤非常适合于1460~1624nm波长范围(S+C+L 3个波段)的粗波分复用(Coarse Wavelength Division Multiplexing,CWDM)和DWDM,G.656光纤可保证通道间隔100GHz、40Gbit/s通信系统至少传400km。
该型光纤是第一个由中国参与制定标准的国际标准光纤。长飞光纤光缆公司对该光纤的应用和具体指标提出了建议。G.656光纤被预测为可能成为继G.652和G.655之后的又一个广泛应用的光纤。2016年,柬埔寨大湄公河骨干网光缆线路工程使用的就是该型光纤。
(6)接入网用弯曲衰减不敏感单模光纤(G.657光纤)
该型光纤最主要的特性是具有优异的耐弯曲特性,其弯曲半径可实现常规的G.652光纤弯曲半径的1/4~1/2。G.657光纤分A、B两个子类:G.657.A光纤的性能及其应用环境和G.652.D光纤相近,可以在1260~1625nm的宽波长范围内(即O、E、S、C、L 5个工作波段)工作;G.657.B光纤主要工作在1310nm、1550nm和1625nm这3个波段,更适用于实现FTTH的信息传送,一般安装在室内、大楼等转弯狭窄的场所。