光纤通讯的现状与回顾 |
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1光纤
在三个波长窗口的单模光纤中,1310nm波长的是常规的SMF,即当初设计使零色散波长位于1310nm的单模光纤。在全世界范围内,地下光缆中已大量敷设这种光纤,在通信网中曾广泛应用,但仍有相当部分迄今多余未用,称为“暗光纤”。因为波长1310nm的窗口窄、损耗较大,而且放大这一波长的掺错氟化物光纤放大器(PDFA)久久未能商用,所以迄今没有重大发展前景。这种光纤对1550nm波长具有较大的色散(如无色散补偿措施DCF),常规SMF难于装入波分多路系统。当前大量利用1550nm波长窗口的单模光纤是“非零色散”的NZDF,它的设计是把零色散波长置于1525nm以上,使窗口1525~1615nm范围以内的光纤色散及其斜率减至较小值。这就不是一度制成的色散移位光纤(DSF),而是可用来装置密集波分多路系统(DWDM)的光纤,因为窗口内存在的少量色散正好用来遏止光纤非线性引起的四波混频现象。因此,NZDF可用于大容量。长距离的光纤传输线路,是当今最为重要的光纤。此外,最近又有关于1400nm波长窗口新型单模光纤的报道,这种光纤消除了在1380nm。附近出现的氢氧离子吸收损耗高峰,能够提供1350~1450nm很宽的窗口,损耗小于1310nm,色散小于1550nm,容许使用波分多路系统
(WDM/ DWDM)显然,这是一种非常重要和有广阔应用前景的光纤,可惜目前没有相应的光纤放大器(EDFA/W-EDFA ),因而只级限于市内通信线路推广应用。但这类应用的光纤数量很大,可节省建设成本。总之,国内拉制光纤和准备研制预制棒的企业,必须对上述三个波长窗口的单模光纤给予妥慎的全面考虑,不宜匆忙作出决定。
2波分多路系统
光纤上各路光载波的波长间隔大部份已减为0.8nm,少数已进一步缩小至0.4nm,一根光纤同时传输的路数也相应越来越多;而每一光载波所载荷的调制信号是电的时分多路(E-TDM),按照同步数字系列(SDH),开始时采用2.5 Gb/s,最近则较多地采用10Gb/s。例如路数最少的WDM是4×2.5=10Gb/s,16×2.5=40Gb/s,国际上不少长途主干线实际装用的 DWDM已达几百个Gb/s的量级,例如64×10=640Gb/s,而在实验室试验成功的则已进入1Tb/s~ 3Tb/s级,例如100×10=1Tb/s。对于WDM,国内已在少数线路上开始实际应用,热诚希望研制和运营单位认清国际形势,在点对点线路上,大力推广采用WDM。目前,有些工业发达国家的研究单位正在扩大WDM的应用范围,把它推向全光通信,认为 IPover WDM是发展方向,我们国内对这方面也应重视研究。
3光纤放大器
近年来,1555nm窗口的光纤放大器 EDFA/W-EDFA也有显著进展,而且与WDM/DWDM配合良好,两者相得益彰,可以说是光纤通信最精彩的成就。最初,EDFA提供平坦增益特性的波带宽度为20nm,后来能在C波带约35nm宽度(即1525~1560nm)范围内,提供有用的功率增益。据最近报道,又能在L波带约50nm宽度(即1565~1615nm)范围内提供增益,从而在C和L两个波带共85nm宽度上提供增益。这意味着,EDFA已经发展至宽带的W-EDFA。典型的W-EDFA例子是每一放大器提供平坦增益24dB,每路波长输出功率24.5 dBm,噪声系数 6.5 dB。对于DWDM系统的100路波长,能在同一放大器得到增益,如发端、收端和沿线每隔100km各设置这样的W-EDFA,使 100×10=1Tb/s的数据速率在一根光纤上传输400km。对于距离较长的传输,为了克服光纤放大器噪声累积,可能需要光的再生。另外,近年又在长途线路上沿线试验分布喇曼放大(distributed Raman amplification),可能有一定好处。
4光器件与集成的现状
在工艺和性能上,波分多路系统每路的激光管都有所改善,使波长间隔0.8nm的各路可在同一光纤上同时正常运行。对于10Gb/s的调制速率,每个激光管都需要外部调制器,一般是电子吸收式的,两者集成在同一芯片上。接收端的检测管目前仍用PIN式,性能有所改进,能提供必要的高速响应,MSM式似无实际使用。预放大器似乎不再利用FEI,而是倾向于HEMT或HBT。对于WDM,多路激光管阵列的光子集成,几年前曾见过试验样机的报道,但近年似乎没有明显进展。WDM系统的合波器和分波器,很多使用阵列光波导(AWG),有的使用光纤光栅(FBG)。在现有通信网的各结点上,很多使用电的时分多路插分复接器(ADM),近来正在为光通信网研制波分多路分波器与合波器组合的光插分复器(OADM)。同样,现有通信网使用数字交叉连接(DXC),近来正在为光通信研制光交叉连接(OXC),即能与波长转换器一同运用的波长交叉连接(WXC)。总之,光通信网所需的各种必要的光器件都正在积极研制,进展很快。
摘自《电信快报》
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