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2015-3-24 08:39| 发布者: admin| 查看: 3316| 评论: 0

摘要: 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 ...
 

   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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