简单介绍几种特殊光纤

2015-3-24 08:39| 编辑:电工学习网| 查看: 10604| 评论: 0

   光纤损耗对最大中继距离的限制，可通过光纤放大器得以解决（关于光纤放大器的问题将在本书第七章中介绍）；而光纤色散问题，则根据现代光纤通信技术的要求，采用一些特殊光纤得以改善，本节将从物理概念上介绍几种新型光纤的结构及工作原理。
   一、色散位移单模光纤
    前面在介绍光纤的传输特性时提到，常规的石英单模光纤在1.55μm处损耗最小，在1.31μm时色散系数趋于零，称为单模光纤材料零色散波长。为了获得最小损耗和最小色散，必须要研制一种新型光纤。色散位移光纤（DSF）就是将零色散点移到1.55μm处的光纤。对于单模光纤，只存在材料色散和波导色散。由图2-19可知，在1.55μm处，如果能够使单模光纤的材料色散和波导色散互相补偿，即可使在这个波长上单模光纤的总色散为零。
    目前采用的主要方法是通过改变光纤的结构参数，加大波导色散值，实现1.55μm处的低损耗与零色散，如图2-25所示。
    在光纤通信系统中，为了实现大容量、超长距离的传输，线路中选用色散位移光纤和光放大器，使这一问题得以解决。
    在研究过程中发现，色散位移光纤在1.55μm单一波长处，进行长距离传输具有很大的优越性，但是当在一根光纤上同时传输多波长光信号并采用光放大器时，DSF就会在零色散波长区出现严重的非线性效应，这样就限制了波分复用技术的应用。为了解决这一问题，引出了另一种新型的光纤，即非零色散光纤（NZDF)。

图2-25 色散位移光纤的色散

    二、非零色散光纤(NZDF)
    所谓非零色散光纤是指光纤的工作波长不是在1.55μm的零色散点，而是移到1.54～1.565μm范围内，在此区域内的色散值较小，约为1.0～4.0PS/km·nm。虽然色散系数不为零，但和一般单模光纤相比，在此范围内色散和损耗都比较小，而且可采用波分复用技术，通过光纤放大器（EDFA）实现大容量超长距离的传输。
    在色散位移光纤线路中采用光纤放大器时，会使得光纤中的光功率密度加大，引起非线性效应。尤其是以上情况应用到波分复用系统中时，会使得多个波长之间能量交换，引起信道之间的干扰，对系统的传输质量影响很大。为了提高多波长WDM系统的传输质量，考虑将零色散点移动，移到一个低色散区，保证WDM系统的应用。
    三、色散平坦光纤
    上面介绍的光纤是在某一个波长上具有零色散或低色散，为了挖掘光纤的潜力，充分利用光纤的有效带宽，最好使光纤在整个光纤通信的长波段（1.3～1.6μm）都保持低损耗和低色散，为之研制了一种新型光纤——色散平坦光纤（DFF）。
    为了实现在一个比较宽的波段内得到平坦的低色散特性，采用的方法是利用光纤的不同折射率分布来达到实现。
    新型的单模光纤剖面折射率分布如图2-26所示，这些结构的共同特点是包层的层数多。如果利用W型折射率分布制作DFF光纤，则可以在1.305和1.620两个不同波长上达到零色散，而且在这两个零色散点之间，可保持色散值比较小的色散平坦特性，如图2-27所示。

图2-27色散平坦光纤的色散

    四、色散补偿光纤
    色散补偿又称为光均衡，它主要是利用一段光纤来消除光纤中由于色散的存在，而使得光脉冲信号发生的展宽和畸变。能够起这种均衡作用的光纤称为色散补偿光纤（DCF）。
    如：常规光纤的色散在1.55μm波长区为正色散值，那么DCF光纤应具有负的色散系数。就能使光脉冲信号在此工作窗口波形不产生畸变。
    利用DCF光纤的这一特性，可以比较好地达到高速率、长距离传输的目的。

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