【原】光导纤维的发展与应用（1）

大话百科天地 2021-10-21

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摘要:文中结合光导纤维技术的发展，阐述了与光导纤维的分类，分析了非零色散光纤、低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无水峰光纤的技术特性及其发展动向。

关键词：光导纤维 分类 技术特性

1.概述

正如先有了电子工程学之后才发现电子,A.G.Bell在光子时代到来之前就向世人展示了光电话,从而成为通信领域光电实验的祖先。二十世纪七十年代初期，科研人员已经开发出可以实际应用的量子力学设备（如电源），以及可以在相当距离上引导光波的玻璃纤维。光子学——在广义上可以被定义为囊括光纤通信所有基本单元的学科。二十世纪七.八十年代,石英玻璃纤维的高透明度,使在光高速公路上长距离传输大容量信息成为可能,现如今透明度被赋予新的含义,并从新流行起来,人们目前架设的信息高速公路上的光子部分更像是一条铁路,电子运输工具在其中的每一各站(每个终端)与光纤系统汇合并装卸信息。同步光纤网（SONET）和同步数字体系（SDRI）等电子接口的标准化，为来自多厂商可交互操作的大容量系统提供了一个环境。SONET/SDH技术已被证明是人类在网络可靠性和宽带链路快速复原方面取得的突破性进展，光纤环路则被认为将是这一领域的第二次突破，他可以保持SONET/SDH环路已有的优势的同时，提供一个简化处理城域网数据的机遇。相比之下以WDM技术为基础的城域环路为数据传输提供了一个开放的，大容量廉价数据传输渠道，因为WDM环路技术支持格式透明的光纤路径保护及在单个波长粒度基础的信道路由，它不需要SONET/SDH传输，并可以采用轻桢IP业务，以这种方式简化城域网络，并提高网络容量和灵活性。

当前,信息传输正面临着一场百年未遇的巨变,目前,北美骨干网上的业务量已达到了约6～9个月左右就翻一番的地步,比著名的半导体芯片性能进展的摩尔定律(约18个月左右就翻一番)还要快2～3倍,而且迄今没有减缓的迹象。预计在2008年,全球的因特网业务将超过话音业务,100年来始终占据绝对主导地位的话音业务将最终让位给数据业务。

从我国的具体国情分析,从网络的角度看,传统的以电话业务为基础的电路交换网无论从业务量设计、容量、组网方式,还是从交换方式上来讲都已无法适应这一新的发展趋势, 开发新一代的、可持续发展的网络已成为共同心愿。各大公司都在设计构思未来网络的蓝图,诸如可持续发展的网络(CUN)、一体化网(UN)、下一代网络(NGN)和新的公众网(NPN)等等。虽然网络名称不同,但其基本思路都是共同的,即具有统一的IP通信协议和巨大的传输容量,能以最经济的成本灵活、可靠、持续地支持一切已有和将有的业务和信号。显然,这样的网络其基础物理层只能是波分复用(WDM)光传送网,这样才可能提供巨大的网络带宽,保证可持续发展的网络结构、容量和性能以及廉价的成本,支持当前和未来的任何业务和信号。

综上所述,信息网正开始向下一代可持续发展的方向发展, 而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础,传统的G.652单模光纤在适应上述超高速、长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势, 开发下一代新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前, 为了适应干线网和城域网的不同发展需要, 已出现了两种不同的新型光纤, 即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤。光纤作为传输媒质,为光传输提供了巨大而廉价的可用带宽,在光传送网的发展中起着重要作用。下一代电信网需要支持更大容量、更长距离的传输,因而开发敷设下一代光纤已成为构筑下一代通信网的重要基础,本文分别就下一代光纤的分类、特点、应用及其设计进行探讨。

2.光导纤维的分类

2.1光纤分类

2.1.1光纤按材质可分为以下几类：

（1）玻璃光纤因其最早出现,因他的熔点低(1300),控制比较容易,虽然传输损耗大(几个Db/km)，但因其造价低，所以在近距离通信中还有应用。

（2）石英光纤熔点比较高(1900⁰)制造工艺较为复杂,但其传输损耗小到0.2dB/km,在远距离光能量传输中是主要的物理介质。

（3）塑料光纤是以聚苯乙烯或聚苯烯为芯线,其传输损耗能做到20 Db/km以下,因其造价很低,连接容易,并能做到比较粗(1---2mm)的柔软光纤,因其自身所具有的特性,其应用前景也很广阔。

2.1.2光导纤维按其芯线的折射率与传输形式可分为以下几类：

（1）芯线的折射率从中心轴向外层逐渐减少的梯度形光纤,光在芯线中呈曲线向中心集束传输,光线偏离中心远光程就长,由于低折射率区光速较快,所以光群速度几乎相等。

（2）光纤芯线的折射率是不变的,只是外层相对折射率小于1%左右,光线在芯线中会反射呈锯齿形前进,由于入射角不同有光程长短之差,会出现光群速度差,引起模式色散。

2.1.3光纤从结构上，可分为单模光纤和多模光纤：

（1）多模光纤芯线直径大约50---10微米左右,多模光纤是在70年代因受当时工艺水平的限制,难以生产出工艺要求极高的单模光纤,所以当时生产芯径较粗(10----50微米左右)的多模光纤,由于光能在多模光纤中传播,多模式之间光程差,造成光纤输出的信号有脉冲展宽现象,所以造成多模光纤带宽不很宽,因此其传输带宽受到一定的限制。