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光纤新葡萄京娱乐发展及其未来的应用

发布时间:2010-11-09 00:00:00    点击量:

  1概述    随着密集波分复用DWDM新葡萄京娱乐、掺铒光纤放大器EDFA新葡萄京娱乐和光时分复用 OTDM新葡萄京娱乐的发展和成熟,光纤通信新葡萄京娱乐正向着超高速、大容量通信系统发 展,并且逐步向全光网络演进。采用光时分复用OTDM和波分复用WDNM 相结合的试验系统,容量可达3Tb/s或更高;时分复用TDM的10Gb /s系统和与WDM相结合的32×10Gb/s和160×10Gb/s系 统已经商用化,TDM40Gb/s系统已经在实验室进行试验。在如此高速 率的DWDM系统中,开发敷设新一代光纤已成为构筑下一代电信网的重要基 础。要求新一代光纤应具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面积、低的偏 振模色散,以克服光纤带来的色散限制和非线性效应问题。   光纤是光信号的物 理传输媒质,其特性直接影响光纤传输系统的带宽和传输距离,目前已开发出 不同特性的光纤以适应不同的应用。目前常用的光纤种类有常规单模光纤G.652、色散位移光纤G.653和非零色散位移光纤G.655,这些光纤 的低损耗区都在1310~1600nm波长范围内。色散位移光纤主要为1 550nm频段的单一波长高速率传输研制的;非零色散位移光纤,它包括大 有效面积光纤 LEAF、色散平坦光纤DFF、全波光纤AllWave等,真波光纤对波 长窗口、色散和PMD特性做了优化,使之适宜1550nm频带上高比特率 DWDM传输,朗讯的另一种非零色散位移光纤全波光纤消除了1380nm 处的水峰,为大城市METRODWDM应用做了优化;Corning企业 的LEAF光纤,对抑制非线性效应有独到之处。影响光纤传输的传输距离和 传输性能的关键性因素之一是色散,另一个影响传输系统尤其是DWDM系统 指标的重要因素是光纤的非线性,它们对于不同类型光纤的传输性能有决定性 的影响,特别是WDM系统的传输性能。   无论是核心网还是接入网,目前主要 应用的还是G.652光纤。在核心网中新建线路已开始采用G655光纤 ,在接入网中已开始应用光纤带光缆。光纤的选型是波分复用系统设计中很重 要的一个问题。过去由于新葡萄京娱乐的限制光纤只有少数的几种,同时我国已埋设的 光纤几乎都是常规单模光纤,选型问题就不那么重复。现在新型光纤越来越多 。在设计波分复用系统和进行传输网建设时,光纤的选型就十分重要。本文在 先容新一代光纤发展情况的基础上,分析了非线性效应对WDM传输的影响、 G.655和G.652光纤在未来传输网上的应用,对两种光纤上进行WD M传输的优缺点进行分析。   2光纤新葡萄京娱乐及新进展   2.1G652单模光纤   G.652单模光纤在C波段1530~1565 nm和L波段1565~1625nm的色散较大,一般为17~22psn m·km,系统速率达到2.5Gbit/s以上时,需要进行色散补偿,在 10Gbit/s时系统色散补偿成本较大,它是目前传输网中敷设最为普遍 的一种光纤。   2.2G.653色散位移光纤   G.653色散位移光纤在C波 段和L波段的色散一般为-1~3.5psnm·km,在1550nm是零 色散,系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s,是单波长超长 距离传输的最佳光纤。但是,由于其零色散的特性,在采用DWDM扩容时, 会出现非线性效应,导致信号串扰,产生四波混频FWM,因此不适合采用D WDM。   2.3G.655非零色散位移光纤   G.655非零色散位移光纤在 C波段的色散为1~6psnm·km,在L波段的色散一般为6~10ps nm·km,色散较小,避开了零色散区,既抑制了四波混频FWM,可采用 DWDM扩容,也可以开通高速系统。Lucent企业和康宁企业的G.6 55光纤,分别叫做真波光纤和SMF-LSTM光纤。真波光纤的零色散点 在1530nm以下短波长区,在1549nm-1561nm的色散系数为 2.0-3.0ps/nm.Km;SMF-LSTM光纤的零色散点在长波 长区1570nm附近,系统工作在色散负区,在1545nm的色散值为- 1.5ps/nm.Km。新型的G.655光纤可以使有效面积扩大到一般 光纤的1.5~2倍,大有效面积可以降低功率密度,减少光纤的非线性效应 。国际上陆续又开发出了一系列新型通信单模光纤,如大有效面积非零色散位 移单模光纤包括康宁的LEAF和朗讯的TrueWaveXL、低色散斜率 光纤TureWaveRS、斜率降低的大有效面积非零色散位移单模光纤、 色散平坦型非零色散位移单模光纤、以及斜率补偿单模光纤等。   2.3.1大 有效面积光纤和低色散斜率光纤   康宁Corning和郎讯还分别推出了LE AF和RS·TrueWave光纤。它们都是第二代的非零色散位移光纤。 LEAF光纤将光纤的有效面积Aeff从常规的50μm2增加到72μm 2,增加了32%。有效面积代表在光纤中用于传输的光功率的平均面积,因 而大大地提高光纤中SBS、SRS、SPM、XPM等非线性效应的阈值。 从而使系统具有更大的功率传输能力。它可以承载更大功率的光信号,这意味 着可以实现更多的波长通道数目、更低的误码率、更长的放大间距和更少的放大器。所有这一切都意味 着拥有更大的容量和更低的成本。   RS-TrueWave光纤的最大优点是 色散斜率小,仅为0.045ps/nm2·km。小的色散斜率和色散系数 意味着大的波长通道数目、高的单通道码率,同时它还可以容忍更高的非线性 效应。这也意味着更大的容量和更低的成本。   2.3.2无水峰光纤   朗讯企业 发明的全波光纤All-waveFiber消除了常规光纤在1385nm 附近由于氢氧根离子造成的损耗峰,损耗从原来的2dB/km降到0.3d B/km,这使光纤的损耗在1310~1600nm都趋于平坦。其主要方 法是改进光纤的制造工艺,基本消除了光纤制造过程中引入的水份。全波光纤 使光纤可利用的波长增加100nm左右,相当于125个波长通道100G Hz通道间隔。全波光纤的损耗特性是很诱人的,但它在色散和非线性方面没 有突出表现。它适于那些不需要光纤放大器的短距离城域网,可以传送数以百 计的波长通道。当可用波长范围大大扩展后,容许使用波长精度和稳定度要求 较低的光源、合波器。分波器和其他元件,使元器件特别是无源器件的成本大 幅度下降,降低了整个系统的成本。康宁企业的MetroCorTM光纤, 消除了1380nm的水峰,其零色散波长在1640nm波长附近,也对色 散特性负色散做了优化,使得其特别适宜于低成本的城域WDM系统。    3光纤非线性对传输的影响    非线性效应会造成一些额外损耗和干扰,恶化系统的性能。WDM系统光功率 较大并且沿光纤传输很长距离,因此产生非线性失真。非线性失真有受激散射 和非线性折射两种。其中受激散射有拉曼散射和布里渊散射。以上两种散射使 入射光能量降低,造成损耗。在入纤功率较小时可忽略。同样,在入纤功率较 小时,光的折射率与光功率无关,但功率较高时,需考虑非线性折射。非线性 折射有以下几种:四波混频FWM、交叉相位调制XPM、自身相位调制SP M。其中四波混频效、交叉相位调制应对系统影响最严重。因非线性效应是非 常复杂的一个问题,在此不赘述。    4G.652与G.655光纤在未 来传输网上的应用    目前用于传输网建设的主要光纤只有三种,即G.652常规单模光纤、G. 653色散位移单模光纤和G.655非零色散位移光纤。而其中的G.65 3光纤除了在日本等国家的干线网上有应用之外,因其在开通WDM系统时会 引起FWM等非线性效应,要开通WDM系统只有采取不等距波长间隔、减小 入纤光功率等以牺牲系统性能为代价,在我国的干线网上几乎没有应用,虽然 这类光纤在开通TDM高速率系统方面有优点,但在基于WDM系统的全光网 的发展过程中,该类光纤并不具有优势,也不建议使用。   这样,真正可以用于 骨干网乃至城域等应用的光纤只有G.652和G.655光纤两种,虽然在 G655光纤中又有多类产品,但目前对于这两种光纤在未来传输网中的应 用又存在着许多不同看法。   通常G.652单模光纤在C波段1530~15 65nm和L波段1565~1625nm的色散较大,一般为17~22p s/nm·km。在开通高速率系统如10Gb/s和40Gb/s及基于单 通路高速率的WDM系统时,可采用色散补偿光纤来进行色散补偿,色散补偿 光纤DCF具有负色散斜率,可补偿长距离传输引起的色散,使整个线路上1 550nm处的色散大大减小,使G.652光纤既可满足单通道10Gb/ s、40Gb/s的TDM信号,又可满足DWDM的传输要求。但DCF同 时引入较大的衰减,因此它常与光放大器一起工作,置于EDFA两级放大之 间,这样才不会占用线路上的功率余度。DWDM波长范围越宽,补偿困难越 大,当位于频段中心的波长补偿好时,频段低端的波长过补偿,高端的波长则 欠补偿,目前一些设备厂商正在研制色散斜率补偿,这种补偿方式就会使得一 定波长范围内的光信号都得到均匀的补偿,对于多通路的WDM系统有很大好 处。   G.655光纤的基本设计思想是在1550nm窗口工作波长区具有合 理的较低的色散,足以支撑10Gb/s的长距离传输而无需色散补偿,从而 节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本:同时,其色散值又保持非零特性 ,具有一起码的最小数值,足以抑制非线性影响,适宜开通具有足够多波长的 WDM系统。初步研究结果表明,对于以10Gb/s为基础的WDM系统,尽管G.655光 缆的初始成本是G652光缆的15~2倍,但由于色散补偿成本远低于 G.652光纤,因而采用G.655光缆的系统总成本大约可以比采用G. 652光缆的系统总成本低30%~50%。第二代的G.655光纤--大 有效面积的光纤和小色散斜率光纤也已经大规模应用,前者具有较大的有效面 积,可以更有效地克服光纤非线性的影响;后者具有更合理的色散规范值,简 化了色散补偿,更适合于L波段的应用。两者均适合于以10Gb/s为基础 的高密集波分复用系统。从新葡萄京娱乐实现的角度来看,G.652光纤和G.65 5光纤对于单通路速率为2.5Gb/s、10Gb/s的WDM系统都适用 ,根据设备制造商的系统设计不同,均可达到较好的性能。对于通路非常密集 的WDM系统,G.652光纤对于非线性效应的抑制情况较好,而G.65 5光纤对于FWM等非线性效应的抑制较差,此时仅从性能角度来看,G.6 52光纤具有较大的优势。综合这两种光纤应用的成本来看,采用G652 光纤开通基于25Gb/s的WDM系统是最经济的选择,对于基于10G b/s的WDM系统需要进行色散补偿,常用的方法是使用色散补偿光纤,这 不可避免地要增加系统成本,而G655光纤开通基于10Gb/s的WD M系统时也需要进行少量的色散补偿,但色散补偿成本相对较低。对于新一代 光纤的选型,需进一步考虑新葡萄京娱乐优势、光纤成本及色散补偿成本等方面的综合 因素,以便根据不同的应用选用最佳的光纤种类。大家不难得出以下结论:   - 对于基于2.5Gb/s及其以下速率的WDM系统,G.652光纤是一种 最佳选择;   -对于基于10Gb/s及更高速率的WDM系统,G.652和 G.655光纤均能支撑;   -对于通路非常密集的WDM系统,G.652光 纤承载的系统在新葡萄京娱乐上有较好的优势,在考虑光纤选型时应综合性能及成本等 多方面因素。   -对于城域网中的光纤选型,新一代的无水峰光纤因扩大了可用 光谱,显示出很独特的优势。    5总结    传输网上常用的光纤种类主要有G.652、G.653和G.655三种, G.655光纤中的新型光纤最多,如低色散斜率光纤、大有效面积光纤、无 水峰光纤等,光纤种类的不断增多对于大家来说有了更多的选择,以便构筑出 适于未来网络发展的光纤网络,相信随着新葡萄京娱乐的进一步发展,如何科学地选择 光纤类型、如何抑制光纤非线性效应对传输的发展会越来越明确,未来传输网 的建设也会为大家的生活带来更多的方便与快捷。

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