光纤的研究现状以及发展趋势讲义

光纤的研究现状以及发展趋势讲义光器件技术与光纤技术的研究和发展：

EDFA的发明：

DWDM的出现：

高速激光器的出现：上述技术的应用导致光纤中高密度光能量，诱发非线性效应，影响传输质量。

光纤技术的新突破。光通信技术发展：满足大容量、长距离、高速率要求。6/20/20232ITU-T有关光纤方面的标准

G.650单模光纤相关参数的定义和试验方法；

G.65150/125μm多模渐变型折射率光纤光缆特性；

G.652单模光纤光缆特性；

G.653色散位移单模光纤光缆特性；

G.654截止波长位移型单模光纤光缆特性；

G.655非零色散位移单模光纤光缆特性。6/20/20233◆在G.652基础上：降低1383nm水峰，使S波段用于传输；◆在G.655基础上：能得到不同色散、色散斜率及有效面积组合，满足不同的传输系统。单模光纤发展方向6/20/20234■标准内容划分更加准确，■光纤几何参数的容差变小，■G.652光纤分成了三个子类，■对光纤光缆的PMD作了明确规定，■新增了DGD的要求，■非线性系数的研究，■对扩展波段光纤的研究。G.652光纤标准的演进及未耒走向6/20/20235原标准的目录内容：“光纤特性”、“工厂长度指标”、“基本光缆段指标”。修改后标准的目录内容：“光纤属性”、“光缆属性”、“链路属性”。■标准内容划分更加准确6/20/20236“色散的纵向均匀性”∵光纤在某一波长上的局部色散值降到一个很小值，且这一波长又接近WDM系统中的工作波长，此时将诱发四波混频，影响传输质量。(该慨念正处于研究之中)光纤属性中提出的新概念6/20/20237传输系统的需求：

光纤接头对光纤MFD容差和纤芯同心度偏差的依赖；

PMD指标依赖于纤芯不园度。客观的可能性：

光纤制造技术的提高。■光纤几何参数的容差变小6/20/20238G.652光纤几何属性参数原标准新标准MFD波长(nm)13101310标称值范围(μm)8.6-9.58.6-9.5容差±10%±0.7μm包层直径标值值(μm)125.0125.0容差(μm)±2±1芯同度偏差最大值10.8包层不园度最大值2.0%2.0%6/20/20239为适应于不同的传输系统，新标准将G.652光纤分成以下三个子类：G.652AG.652BG.652C其应用范围是：■G.652光纤分成了三个子类6/20/202310三个子类光纤的应用范围

G.652A主要用于G.957接口标准的SDH传输系统和G.691带光放大单通道的STM-16SDH传输系统；

G.652B主要用于G.957接口标准的SDH传输系统和G.691带光放大单通道SDH传输系统及G.692带光放大STM-64SDH的WDM传输系统；6/20/202311三个子类光纤的应用范围

G.652C（波长段扩展的非色散位移单模光纤，又称为低水峰光纤）除了与G.652B光纤的适用范围相同之外，这类光纤允许G.957接口标准的传输系统使用在1360nm～1530nm之间的扩展波段。

6/20/202312

G.652A、G.652B、G.652C主要技术指标(1)6/20/202313G.652A、G.652B、G.652C主要技术指标(2）6/20/202314G.652A、G.652B、G.652C主要技术指标(3)6/20/202315典型的朗讯G.652C光纤衰耗曲线6/20/202316G.652A、G.652B、G.652C主要技术指标(4）6/20/202317G.652B与G.652A的不同之处：(1)、提出了L波段16XXnm处的衰减指标；(2)、因为传输速提高到STM-64，所以对光缆的PMD指标提出要求。G.652C与G.652A、G.652B的不同之处：(1)、除L波段16XXnm处的衰减指标外，对1383nm-1480nm波段中的某一波长处的哀减将作要求。三个子类光纤的差异6/20/202318

非所有子类都要求PMD指标，

若有要求，而不是单根光纤数据的基础上加以规定，而是成缆后光纤的PMD应在统计的基础上，而且与链路的PMD相关联。■对光纤光缆的PMD的规定6/20/202319PMD的指标说明PMDQ：光缆光纤链路的PMD值。是M(为20)盘光缆段连接的链路的PMD统计值的上限值，上限值的数量不能超过某一规定的概率Q(为0.01%)。6/20/202320☆DGD：偏差群时延，是某一特定时间和波长条件下，两个极化模到达时间的差异。☆DGDmax：最大偏差群时延，是考虑系统设计时，能被利用的最大能力的DGD值。■新增了DGD的要求6/20/202321DGD与PMD的关系DGD是PMD在某一特定时间和波长对链路上系统的损伤，其损伤大小决定于这一特定时间和波长的群时延大小。且与链路长度平方根成正比。DGD与PMD的关系：DGD(ps)＝PMD(ps/√km)×√L(km)L—链路长度(km)6/20/202322对G.652光纤标准增加非线性系数的内容，是否意味下一步有可能将G.652光纤用于高速传输系统。∵色散与非线系数n2/Aeff相互作用，影响传输系统。非线性测试方法仍处于研究之中。■非线性系数的研究6/20/202323

G.652C光纤的制造，剌激了该窗口传瑜设备的研发。

哀减常数规定中有一个末知波长yyyy此波长可由卖买双方自行商定。

(1383nm≤yyyy≤1480nm)

G.652C光纤可用于企业(专用)网和城域网。

氢损试捡方法尚未确立，水峰窗口的长期稳定性及光纤的系统验证结果均不明，建议目前采用该光纤持审慎的态度。■对扩展波段光纤的研究6/20/202324

G.655光纤是当前光纤研究大热点，

G.655光纤有许多变数，随着通信技术的发展和演进，这些变数还会有些调整。

在G.655基础上：能得到不同色散、色散斜率及有效面积组合，满足不同的传输系统。G.655光纤标准的演进及未耒走向6/20/202325■标准内容划分更加准确，(同G.652)■光纤几何参数的容差变小，(同G.652)■对光纤光缆PMD的规定，(同G.652)■DGD的要求、非线性的研究，(同G.652)■G.655光纤分成了个二子类，■光纤的色散系数作了重大改变，■增添了用于系统设计的数值。G.655光纤标准的演进及未耒走向6/20/202326G.655A：

主要用于G.691接口标准的带光放大的单通道SDH和多通道间隔不小于200GHz的STM-64的G.692接口标准的带光放大的WDM传输系统；

最大入纤光功率被限制；

PMD不作限定。■G.655光纤分成了个二子类6/20/202327

■G.655光纤分成了个二子类

G.655B：

主要用于通道间隔不大于１00GHz的G.692接口标准的DWDM传输系统。

对PMD的要求是使STM-64系统传输至少400公里。

6/20/202328G.655A和G.655B主要技术指标(1)6/20/202329G.655A和G.655B主要技术指标(2)6/20/202330G.655A和G.655B主要技术指标(3)6/20/202331

色散系数的上限从原来的6.0ps/nm·km改为10ps/nm·km；

色散系数的波长范围：1530nm-1565nm；

规定了Dmax≤Dmin＋5.0ps/nm·km，意味着色散范围放宽，但不允许色散斜率范围的放宽。光纤的色散系数作了重大改变6/20/202332G.655光纤用于系统设计的数值：增添了用于系统设计的数值衰减系数波长区域典型链路值1535nm-1565nm0.28dB/km1565nm-16xxnm0.35dB/kmDGD参考链路长度400km典型光缆段最大值10kmDGD最大值25ps最大概率6.5×10－86/20/202333波长范围：λmin＝1530nm，λmax＝1565nm典型的色散实施方案的例子例子DminDmax符号色散典型值(1550nm)色散斜率典型值(1550nm)A1.35.8＋3.70.070B2.06.0＋4.20.085C2.66.0＋4.40.045D5.010.0＋8.00.058E1.06.0－－2.30.0656/20/202334

G.653和G.654的主要技术指标(1)6/20/202335

G.653和G.654的主要技术指标(2)6/20/202336

G.653和G.654的主要技术指标(3)6/20/202337确定了测量PMD的基准试验方法(RTM)和替代试验方法(ATM)，规定了：斯托克斯参数测定法:(Stokesparameterevaluationtechnique)为测量单模光纤PMD的基准试验方法。偏振态(SOP)法：为测量单模光纤PMD的第一替代试验方法。干涉(IF)法：为测量单模光纤PMD的第二替代试验方法。固定分析器(FA)法(又称波长扫描法)：为测量单模光纤PMD的第三替代试验方法。G.650主要修改内容(1)6/20/202338对模场直径的测量，增加了《双向后向散射之差法》作为第三替代试验方法。增加了附录4《根据后向散射技术测量色散不均匀性的试验方法》。该方法能分别估算波导色散和材料色散的不均匀性，还能用于测量模场直径。增加了附录5《测量有效面积Aeff的试验方法》：规定了远场扫描法(FFS)，可变孔径法(VA)，近场扫描法(NFS)三种测量方法。G.650主要修改内容(2)6/20/202339国际电工委员会（IEC）标准IEC60793-1-1（1995)《光纤第1部分总规范总则》;IEC60793-1-2（1995)《光纤第1部分总规范尺寸参数试验方法》；IEC60793-1-3（1995)《光纤第1部分总规范机械性能试验方法》；IEC60793-1-4（1995)《光纤第1部分总规范传输特性和光学特性试验方法》；IEC60793-1-5（1995)《光纤第1部分总规范环境性能试验方法》；IEC60793-2（1998）《光纤第2部分产品规范》IEC60793-2/A2/Ed4:2000修订件注：IEC60793-1和IEC60793-2在修订中。6/20/202340光纤第2部分产品规范

IEC60793-2:1998,IEC60793-2/A2/Ed4:2000B类单模光纤的类型B1.1非色散位移单模光纤B1.2截止波长位移单模光纤B1.3波长段扩展的非色散位移单模光纤B2色散位移单模光纤B4非零色散位移单模光纤(新增)

注：取消了B3类（色散平坦）光纤。6/20/202341光纤第2部分产品规范

IEC60793-2:1998,IEC60793-2/A2/Ed4:2000A1类多模光纤的类型A1a：50/125μm多模梯度光纤A1b：62.5/125μm多模梯度光纤A1d：100/140μm多模梯度光纤注：取消了A1c（85/125μm）类光纤。6/20/202342国际电工委员会（IEC）标准

A1a、A1b和A1d类三种光纤尺寸参数范围

6/20/202343国际电工委员会（IEC）标准

A1a、A1b、A1d类光纤机械性能范围

6/20/202344国际电工委员会（IEC）标准

A1a、A1b和A1d类三种光纤传输参数的范围

注:A1a,A1b的衰减及带宽作了修改6/20/202345A类MM光纤中，对A1a(50/125μm)型和A1b(62.5/125μm)型两种光纤的传输参数(衰减和带宽)做了修改。下一代50/125μm的MM光纤标准正被IEC研究中。新的光纤将提高了850nm的带宽，应用低价格的850nm激光器(VCSEL)，足以支持Gb/s以太网的发展，10Gb/s传输300m的距离。国际电工委员会（IEC）标准

A1a、A1b和A1d类三种光纤传输参数的范围

6/20/202346国际电工委员会（IEC）标准

A1类光纤所支持的一些国际标准和其它推荐的应用概览

6/20/202347国际电工委员会（IEC）标准

A1a和A1b类多模光纤商用的带宽指标概览

6/20/202348国家标准（GB）GB/T15972.1—1998《光纤总规范第1部分：总则》；GB/T15972.2—1998《光纤总规范第2部分：尺寸参数试验方法》；GB/T15972.3—1998《光纤总规范第3部分：机械性能试验方法》；GB/T15972.4—1998《光纤总规范第4部分：传输特性和光学特性试验方法》；GB/T15972.5—1998《光纤总规范第5部分：环境性能试验方法》；GB/T9771—200X《通信用单模光纤系列》（报批稿）6/20/202349国家标准（GB）

GB/T9771—200X的构成GB/T9771《通信用单模光纤系列》包括五部分：GB/T9771.1《非色散位移单模光纤特性》；(B1.1)GB/T9771.2《截止波长位移单模光纤特性》；(B1.2)GB/T9771.3《波长段扩展的非色散位移单模光纤特性》；(B1.3)GB/T9771.4《色散位移单模光纤特性》；(B2)GB/T9771.5《非零色散位移单模光纤特性》。(B4)

6/20/202350ITU-T、IEC及国标光纤类别对照6/20/2023512001年2月在日内瓦召开的ITU-TSG15会议关于光纤光缆的研究进展：

本次会议关于光纤光缆特性及测试方法主要任务是修订G.652、G.653、G.654以使在2002年得到同意，修订G.650、G.655以使在2002年得到同意。

本研究期的主要问题是如何保证光纤性能能足以支持40Gb/s传输系统。光纤光缆特性及测试方法

研究的最新进展6/20/202352

G.650新进展

G.651新进展

G.652新进展

G.653新进展

G.654新进展

其他相关技术新进展光纤光缆特性及测试方法

研究的最新进展6/20/202353

单端PMD测量：目前的测试方法是基于双端的光纤测试，对于己敷设光纤链路费时费工，提出一个基于后向反射测试方法，目前可以测量40km。G.650的最新进展：6/20/202354

PMD基准测试法：◎斯托克斯参数测定法：包括琼斯矩阵分析法和邦加球测试法。◎邦加球测试法在随机模耦合情况下不准确。加拿大提出一个新的基准测试法。◎完成G.650重构后，这个新方法将作为PMD的基准测试法。G.650的最新进展：6/20/202355

非线性效应对比试验关于非线性系数的实验室比对测量，Fresnel反射被认为是潜在误差的重要来源，如果今年７月完成实验，下次会议将有最新报告。

关于各种单模光纤有效面积的测量结果目的是要通过这种测最方法测出光纤的非线性折射率n2。∵n2=（n2/Aeff）×AeffG.650的最新进展：6/20/202356多模光纤的频带划分有待进一步研究，有文稿建议为770nm～910nm。G.651的最新进展：6/20/202357粗波分复用的提出及未来的应用，将导致对G.652C光纤的需求大增。Lucent提出粗波分的间隔为20nm。在城域网和接入网中大可应用。G.652的最新进展：6/20/202358专家提议G.653光纤指标应与IEC建议B2光纤指标协调一致。考虑到光纤制造技术最新进展，草案规定零色散波长1525～1575nm范围内的最大色散由原来3.5ps/nm.km降低到3.0ps/nm