光纤光缆基础知识.docx

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1、光纤和光缆基础知识湖北凯乐新材料科技股份有限公司二OO二年六月光纤和光缆基础知识一、光纤1. 光纤结构光纤(Optical Fiber)是由中心的纤芯和外围的包层同轴组成的圆柱形细丝。纤 芯的折射率比包层稍高，损耗比包层更低，光能量主要在纤芯内传输。包层为光的传 输提供反射面和光隔离，并起一定的机械保护作用。图1示出光纤的外形。设纤芯和 包层的折射率分别为n和n，光能量在光纤中传输的必要条件是nn。纤芯和包层1212的相对折射率差=( n1-n2)/n1的典型值，一般单模光纤为0.3%0.6%，多模光纤 为1%2%。越大，把光能量束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量却越小。图1光纤的外形2.

2、光纤类型光纤种类很多，这里只讨论作为信息传输波导用的由高纯度石英(SiO2)制成的光 纤。实用光纤主要有三种基本类型，图2示出其横截面的结构和折射率分布，光线在 纤芯传播的路径，以及由于色散引起的输出脉冲相对输入脉冲的畸变。这些光纤的主 要特征如下。突变型多模光纤(Step-Index Fiber, SIF)如图2(a)，纤芯折射率为七保持 不变，到包层突然变为气。这种光纤一般纤芯直径2a=5080 m，光线以折线形状沿 纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变大。渐变型多模光纤(Graded-Index Fiber, GIF)如图2(b)，在纤芯中心折射率最 大为，沿径向r向外围逐渐变小，直到包

3、层变为气。这种光纤一般纤芯直径2a为 50p m，光线以正弦形状沿纤芯中心轴线方向传播，特点是信号畸变小。单模光纤(Single-Mode Fiber, SMF)如图2(c)折射率分布和突变型光纤相似， 纤芯直径只有810 m，光线以直线形状沿纤芯中心轴线方向传播。因为这种光纤只 能传输一个模式(两个偏振态简并)，所以称为单模光纤，其信号畸变很小。撞禳而抚射.率骨布株入豚神光幻传拓Bt驻输斯脉冲图2三种基本类型的光纤(a)突变型多模光纤；(b)渐变型多模光纤；(c)单模光纤相对于单模光纤而言，突变型光纤和渐变型光纤的纤芯直径都很大，可以容纳数 百个模式，所以称为多模光纤。渐变型多模光纤和单模光

4、纤，包层外径2b都选用125 M m。实际上，根据应用的需要，可以设计折射率介于SIF和GIF之间的各种准渐变 型光纤。为调整工作波长或改善色散特性，可以在图2(c)常规单模光纤的基础上，设 计许多结构复杂的特种单模光纤。最有用的若干典型特种单模光纤的横截面结构和折 射率分布示于图3,这些光纤的特征如下。双包层光纤 如图3(a)所示，折射率分布像W形，又称为W型光纤。这种光纤有 两个包层，内包层外直径2a,与纤芯直径2a的比值a，/a2o适当选取纤芯、外包 层和内包层的折射率nn2和气，调整a值，可以得到在1.31.6m m之间色散变化 很小的色散平坦光纤(Dispersion-Flatten

5、ed Fiber，DFF)，或把零色散波长移到1.55 M m 的色散移位光纤(Dispersion-Shifted Fiber， DSF)。三角芯光纤 如图3(b)所示，纤芯折射率分布呈三角形，这是一种改进的色散移 位光纤。这种光纤在1.55m m有微量色散，有效面积较大，适合于密集波分复用和孤 子传输的长距离系统使用，康宁公司称它为长距离系统光纤，这是一种非零色散光纤。椭圆芯光纤 如图3(c)所示，纤芯折射率分布呈椭圆形。这种光纤具有双折射特 性，即两个正交偏振模的传输常数不同。强双折射特性能使传输光保持其偏振状态， 因而又称为双折射光纤或偏振保持光纤。图3典型特种单模光纤（a）双包层；（

6、b）三角芯；（c）椭圆形以上各种特征不同的光纤，其用途也不同。突变型多模光纤信号畸变大，相应的 带宽只有1020MHz - km,只能用于小容量（8Mb/s以下）短距离（几km以内）系统。 渐变型多模光纤的带宽可达12GHzkm,适用于中等容量（34140Mb/s）中等距离 （1020km）系统。大容量（565Mb/s2.5Gb/s）长距离（30km以上）系统要用单模光纤。特种单模光纤大幅度提高光纤通信系统的水平。1.55 m m色散移位光纤实现了 10Gb/s容量的100km的超大容量超长距离系统。色散平坦光纤适用于波分复用系统， 这种系统可以把传输容量提高几倍到几十倍。三角芯光纤有效面积较

7、大，有利于提高 输入光纤的光功率，增加传输距离。外差接收方式的相干光系统要用偏振保持光纤， 这种系统最大优点是提高接收灵敏度，增加传输距离。3. 光纤种类和应用1）光纤种类（1） 多模光纤结构两种多模光纤结构，如图4和图5所示。通常，光纤的纤芯用来导光，包层保证 光全反射只发生在芯内，涂覆层则为保护光纤不受外界作用和吸收诱发微变的剪切应 力。表1列出了当今常用的AI类多模光纤的结构尺寸参数。图4梯度型多模光纤结构图5阶跃型多模光纤结构表1 Al类多模光纤的结构尺寸参数光纤结构AlaAlbAlcAld纤芯直径（M m）50362.538531005包层直径（M m）125212531253140

8、4芯/包同心度（M m）3366芯不圆度（%）6666包层不圆度（%）2224包层直径（未着色）（M m）245 10245 10245 1025025包层直径（着色）（M m）250152501525015种类A.梯度型多模光纤梯度型多模光纤包括Ala、Alb、Alc和Ald类型。它们可用多组分玻璃或掺杂石 英玻璃制得。为降低光纤衰减，梯度型多模光纤的制备选用的材料纯度比大多数阶跃 型多模光纤材料纯度高得多。正是由于折射率呈梯度分布和更低的衰减，所以梯度型 多模光纤的性能比阶跃型多模光纤性能要好得多。一般在直径（包括缓冲护套）相同 的情况下，梯度型多模光纤的芯径大大小于阶跃型多模光纤，这就赋

9、予梯度型多模光 纤更好的抗弯曲性能。四种梯度型多模光纤的传输性能及应用场合，如表2所列。表2四种梯度型多模光纤的传输性能及应用场合光纤芯/包直径工作波长带宽类型(M m)(M m)(MHz)Ala50/1250.85,1.302001500Alb62.5/1250.85,1.303001000Alc85/1250.85,1.301001000Ald100/1250.85,1.30100 500数值孔径衰减系数 （dB/km）应用场合0.20 0.240.8 1.5数据链路、局域网0.26 0.290.8 2.0数据链路、局域网0.26 0.302.0局域网、传感等0.26 0.293.0 4.

10、0局域网、传感等B.阶跃型多模光纤阶跃型多模光纤A2、A3和A4三类九个品种。它们可选用多组分玻璃或掺杂玻璃 或塑料作为芯、包层来制成光纤。由于这些多模光纤具有大的纤芯和大的数值孔径， 所以它们可更为有效地与非相十光源，例如发光二极管（LED）耦合。链路接续可通过 价格低廉的注塑型连接器，从而降低整个网络建设费用。因此，阶跃型多模光纤，特 别是A4类塑料光纤将在短距离通信中扮演着重要的角色。A2、A3和A4三类阶跃型多 模光纤的传输性能和应用场合，如表3所列。表3三类九种阶跃型多模光纤的传输性能及应用场合光纤类型A2a A2b A2cA3a A3b A3cA4a A4b A4c芯/包直径m)1

11、00/140200/300980/1000200/240200/380730/750200/280200/230480/500工作波长m)0.850.850.65带宽(MHz)N10N5N10数值孔径0.23 0.260.400.50衰减系数(dB/km)101040dB/0.1km典型选用长度(m)20001000100应用场所短距离信息传输、楼内局部布线、传感器等(2)单模光纤结构单模光纤的结构，如图6所示。单模光纤具有小的芯径，以确保其传输单模，但 是其包层直径要比芯径大十多倍，以避免光损耗。单模光纤结构的各部分作用与多模 光纤类似，与多模光纤所不同的是用与波长有关的模场直径w。来表示芯

12、直径。表4 和表5分别列出了当今光纤通信工程中广泛使用的B1.1和B4两类单模光纤的尺寸参 数。图6 阶跃型单模光纤结构表4 B1.1类单模光纤的结构尺寸参数光纤类别B1.11310模场直径(p m)(8.69.5) 0.7包层直径(p m)12511310nm芯同心度误差(p m)5 8包层不圆度(%)2涂覆层直径(未着色)(p m)245 10涂覆层直径(着色)(p m)25015包层/涂覆层同心度误差(p m)12.5表5 B4类单模光纤的结构尺寸参数光纤类别B41550nm模场直径(p m)(8.011.0) 0.7包层直径(p m)12511550nm芯同心度误差(p m)5 8包层

13、不圆度(%)2涂覆层直径(未着色)(p m)245 10涂覆层直径(着色)(p m)25015包层/涂覆层同心度误差(p m)12.5分类单模光纤以其衰减小、频带宽、容量大、成本低和易于扩容等优点，作为一种理 想的光通信传输媒介，在全世界得到极为广泛的应用。目前，随着信息社会的到来， 人们研究出了光纤放大器、时分复用、波分复用和频分复用技术，从而使单模光纤的 传输距离、通信容量和传输速率进一步提高。值得指出的是，光纤放大器延伸了传输距离，复用技术在带来的高速率、大容量 信号传输的同时，使色散、非线性效应对系统的传输质量的影响增大。因此，人们专 门研究开发了几种光纤：色散位移光纤、非零色散位移光

14、纤、色散平坦光纤和色散补 偿光纤，它们在解决色散和非线性效应问题上各有独道之处。按照零色散波长和截止波长位移与否可将单模光纤分为5种，国际电信联盟电信 标准化部门ITU-T在2000年10月对其中4种单模光纤已给出最新建议:G.652、G.653、 G.654和G.655光纤。单模光纤的分类、名称、IEC和ITU-T命名对应关系如下：名称ITU-TIEC非色散位移单模光纤G.652：A、B、CB1.1 和 B1.3单模光纤- 色散位移单模光纤G.653B2截止波长位移单模光纤G.654B1.2非零色散位移单模光纤G.655：A、BB4L色散补偿单模光纤A.非色散位移单模光纤2000年10月国际

15、电信联盟第15专家组会议通过了非色散位移单模光纤(ITU-T G.652)最新标准文本、即按G.652光纤的衰减、色散、偏振模色散、工作波长范围及 其在不同的传输速率的SDH系统的应用情况，将G.652光纤进一步细分为G.652A、 G.652B和G.652C。究其实质而言，G.652光纤可分为两种，即常规单模光纤(G.652A 和G.652B)和低水峰单模光纤(G.652C)。a.常规单模光纤常规单模光纤于1983年开始商用。常规单模光纤的性能特点是：(1)在1310nm 波长处的色散为零；(2)在波长为1550nm附近衰减系数最小，约为0.22dB/km，但在 1550nm附近其具有最大色

16、散系数，为17ps/(nmkm)。(3)这种光纤工作波长即可选 在1310nm波长区域，又可选在1550 nm波长区域，它的最佳工作波长在1310 nm区 域。这种光纤常称为“常规”或“标准”单模光纤。它是当前使用最为广泛的光纤。 迄今为止，其在全世界各地累计铺设数量已高达7千万公里。今天，绝大多数光通信传输系统都选用常规单模光纤。这些系统包括在1310nm 和1550nm工作窗口的高速数字和CATV(Cable Television)模拟系统、然后，在1550nm 波长处的大色散成为高速系统中这种光纤中继距离延长的“瓶颈”。利用常规单模光纤进行速率大于2.5Gbit/s的信号长途传输时，必须

17、采取色散补 偿措施进行色散补偿，并需引入更多的掺铒光纤放大器来补偿由引入色散补偿产生的 损耗。常规单模光纤(G.652A和G.652B)的色散，如图7所示。常规单模光纤的传输 性能及其应用场所，如表6所示。(1653兆始图7 G.652光纤的色散表6常规单模光纤的性能及应用性能模场直径(p m)截止波长入 cc (p m)零色散波长(nm)工作波长(nm)最大衰减系数 (dB/km)最大色散系数 ps/(nm km)要求值1310nm8.6 9.50.7入cc W1270入 cW1250入cj W125013101310 或 15501310nm0.401550nmV0.251310nm:01

18、550nm:17应用最广泛用于数据通信和模拟图像传输媒介，其缺点是工作波长为1550nm时色散系数高达场合17ps/(nm km)阻碍了高速率、远距离通信的发展。b.低水峰单模光纤为解决城域网发展面临着业务环境复杂多变、直接支持用户多、传输短(通常仅 为5080km)等问题，人们采取的解决方案是选用数十至上百个复用波长的高密集波 分复用技术，即：将不同速率和性质的业务分配到不同的波长，在光路上进行业务量 的选路和分插。为此，需要研发出具有更宽的工作波长区的低水峰光纤(ITU-T G.652C) 来满足高密集波分城域网发展的需要。众所周知，常规单模光纤G.652工作波长区窄的原因是1385nm附

19、近高的水吸收 峰。在1385nm附近，常规G.652光纤中只要含有10-9量级个数的OH-离子就会产生几 个分贝的衰减，使其在13501450nm的频谱区因衰减太高而无法使用。为此，国外 著名光纤公司都纷纷致力于研究消除这一高水峰的新工艺技术，从而研发出了工作波 长区大大拓宽的低水峰光纤。现以美国朗讯科技公司1998年研究出的低水峰光纤全波光纤为例，说明该 光纤的性能特点。全波光纤与常规单模光纤G.652的折射率剖面一样。所不同的是全波光纤的生产 中采用一种新的工艺，几乎完全去掉了石英玻璃中的OH-离子，从而消除了由0&离子 引起的附加水峰衰减。这样，光纤即使暴露在氢气环境下也不会形成水峰衰减

20、，具有 长期的衰减稳定性。由于低水峰，光纤的工作窗口开放出第五个低损耗传输窗口，进而带来了诸多的 优越性：(1)波段宽。由于降低了水峰使光纤可在12801625nm全波段进行传输，即 全部可用波段比常规单模光纤G.652增加约一半，同时可复用波长数也大大增多，故 IEC又将低水峰光纤命名B1.3光纤，即波长段扩展的非色散位移单模光纤；(2)色散 小。在12801625nm全波长区，光纤的色散仅为1550nm波长区的一半，这样就易实 现高速率、远距离传输。例如，在140nm波长附近，10Gbit/s速率的信号可以传输 200km，而无需色散补偿；(3)改进网管。可以分配不同的业务给最适合这种业务

21、的波 长传输，改进网络管理。例如，在1310nm波长区传输模拟图像业务，在13501450nm 波长区传输高速数据(10Gbit/s)业务，在1450nm以上波长区传输其他业务；(4)系统 成本低。光纤可用波长区拓宽后，允许使用波长间隔宽、波长精度和稳定度要求低的 光源、合(分)波器和其他元件，网络中使用有源、无源器件成本降低，进而降低了系 统的成本。全波光纤的性能及应用，如表7所列。表7全波单模光纤性能模场直径(p m)截止波长 (nm)零色散波长 入 o(nm)工作波长 (nm)最大衰减系数 (dB/km)要求值1310nm9.30.51550nm10.51.0入 ccW1270入 cW1

22、250入 cjW125013001322128016251310nm:0.351385nm:0.311550nm:0.21 0.25应用场合这种光纤的优点是工作波长范围宽，即12801625nm，故其主要用于密集波分复用的城 域网的传输系统，它可提供120个或更多的可用信道。B. 色散位移单模光纤色散位移单模光纤(ITU-T G.653光纤)于1985年商用。色散位移光纤是通过改变 光纤的结构参数、折射率分布形状，力求加大波导色散，从而将最小零色散点从1310nm 位移到1550nm，实现1550nm处最低衰减和零色散波长一致，并且在掺铒光纤放大器 15301565nm工作波长区域内。这种光纤

23、非常适合于长距离单信道高速光放大系统， 如：可在这种光纤上直接开通20Gbit/s系统，不需要采取任何色散补偿措施。色散位移光纤的富有生命力的应用场所为单信道数千里的信号传输的海底光纤 通信系统。另外，陆地长途干线通信网也已敷设一定数量的色散位移光纤。虽然，业已证明色散位移光纤特别适用于单信道通信系统，但该光纤在通道进行 波分复用信号传输时，存在的严重问题是在1550nm波长区的零色散产生了四波混频 非线性效应。据最新研究报导，只要将色散位移单模光纤的工作波长选在大于或小于 1550nm的非零色散区，其仍可用作波长复用系统的光传输介质。色散位移单模光纤的性能及应用场合列于表8。表8色散位移单模

24、光纤性能模场直径(p m)截止波长(nm)零色散波长(nm)工作波长(nm)最大衰减系数 (dB/km)色散系数 ps/(nm km)要求值1310nm:8.3入cc W1270入 cW1250入cj W1270155015501550nmW0.2515251575nm:3.5应用这种光纤的优点是在1550nm工作波长衰减系数和色散系数均很小。它最适用于单信道几千公场合里海底系统和长距离陆地通信干线。色散位移单模光纤的色散，如图8所示。图8色散位移单模光纤的色散C. 截止波长位移单模光纤1550nm截止波长位移单模光纤是非色散位移光纤(ITU-T G.654光纤)，其零色散 波长在1310nm

25、附近，截止波长移到了较长波长，在1550nm波长区域衰减极小，最佳工作波长范围为15001600nm。获得低衰减光纤的方法是(1)适用纯石英玻璃作为纤芯和掺氟的凹陷包层；(2)以 长截止波长来减小光纤对弯曲附加损耗的敏感。因为这种光纤制造特别困难，最低衰减光纤十分昂贵，且很少使用。它们主要应 用在传输距离很长，且不能插入有源器件的无中继海底光纤通信系统。截止波长位移单模光纤的性能及应用场合，如表9所示。表9 1550nm截止波长位移单模光纤性能模场直径(p m)截止波长 (nm)零色散波长(nm)工作波长(nm)最大衰减系数 (dB/km)最大色散系数 ps/(nmkm)要求值1550nm:1

26、0.5入 ccW15301350入 c 15沁 IS抑:570 15S0 $洲 I6PQ lf.10 2U波任i.nmi图9三种G.655光纤的色散斜率的比较在两种零色散点不同偏移方向的G.655光纤中，具有正色散的G.655光纤的主要 优点是可以利用色散补偿其一阶和二阶色散。另外，在1550nm附近色散为正，有可 能与产生负啁啾的MZ外调制器结合，利用自相位调制技术来扩大色散受限传输距离 乃至实现光弧子传输。它的主要缺点是可能产生所谓的调制不稳定性。具有负色散的G.655光纤的主要优点是不存调制不稳定性问题，眼图清楚，对交 叉相位调制的影响不敏感，由此产生的性能劣化较小；缺点是不能利用自相位

27、调制来 扩大色散受限传输距离，也不支持光弧子通信。另外，在光纤制造工艺相同和折射率 剖面形状类似的条件下，零色散波长较长的光纤要求有较大的波导色散，因而芯包折 射率差较大，从而往往使损耗较大而有效面积较小。最后，利用G.652光纤来补偿这 类光纤时仅能补偿其一阶色散，但G.652光纤成本较低。具有负色散的G.655光纤中 不同厂家的具体设计和参数也不尽相同。原则上，色散系数对值小些有利于10Gbit/s 信号传得更远，但四波混频影响大，复用的通路数少于色散系数绝对值较大的光纤， 因而不利于密集波分复用系统应用。另外，随着系统应用波长范围向L波段的扩展， 由于这类光纤的零色散波长恰好处于1570

28、nm附近，会发生四波混频，因而不利于开 拓L波段应用。总的看，随着复用通路数越来越大以及系统应用波长范围向L波段的 扩展，这类光纤的弱点越来越显著。b. 低色散斜率非零色散位移单模光纤所谓色散斜率指光纤的色散随波长而变化的速率，又称高阶色散。在长途WDM传 输系统中，由于色散的积累，各通路的色散都随传输距离的延长而增大。然而，由于 色散斜率的作用，各通路的色散积累量是不同的，位于两侧的边缘通路间的色散积累 量差别最大。当传输距离超过一定值后，会使具有较大色散积累量的通路的色散值超 标，从而限制了整个WDM系统的传输距离。为此，1998年美国朗讯科技公司研发出一 种低色散斜率G.655光纤(真波

29、RS光纤)。光纤色散斜率已从0.07ps/(nm2km)降至 0.05ps/(nm2 km)以下。低色散斜率非零色散位移单模光纤的色散一致性在整个第三和第四波段应用窗 口上提供了数值有限的色散，消除了四波混频的非线性效应。这个色散阻止了各信号 波长间的相位匹配，因此消除了波长混合干扰，极低的色散值使得高达10Gbit/s的 传输速率在无需色散补偿的情况下，在多波长的每一个波长上进行长距离传输。非色散位移单模光纤是专门为1310nm系统而设计的，可降低损耗，获得最大带 宽。当光纤用于高容量放大系统中时，光纤在1550nm波长处的高色散（大约为17ps/（nm - km）可能会需要增加色散补偿或传

30、输设备的成本。与非色散位移单模光纤和其它G.655光纤相比，低色散斜率非零色散位移单模光 纤的色散补偿成本最低。例如，拥有较大有效面积的非零色散位移单模光纤，其色散 随波长的变化比较大，对于长距离的密集波分复用系统来说，这一较大的色散变化率 使得复杂的色散补偿方案的使用势在必行，一个波段须划分为若干个子波段，每个子 波段用不同的色散补偿量分别进行补偿，而低色散斜率非零色散位移光纤省去了这一 复杂的过程，节约了成本。低色散斜率非零色散位移光纤的纤芯呈特殊的折射率分布，纤芯周围由几层不同 折射率的合成石英包层包围，从而在第三和第四应用波段中获得低衰减和非零色散性 能。这大大降低了色散补偿的成本，甚

31、至可能无需再进行色散补偿。c. 大有效面积非零色散位移单模光纤超高速系统的主要性能限制是色散和非线性效应。通常，线性色散可以用色散补 偿的方法来消除，而非线性效应的影响却不能用简单的线形补偿的方法来消除。光纤 的有效面积是决定光纤非线性效应的主要因素，尽管降低输入功率或减少系统传输距 离和光区段长度也可以减轻光纤非线性效应的影响，但同时也降低了系统的要求和性 能价格比。可见光纤的有效面积是长距离密集波分复用系统性能的最终限制。1996 年，为了适应超大容量长距离密集波分复用系统的应用，大有效面积非零色散位移单 模光纤已经问世。以美国康宁公司的Leaf光纤为例，光纤的截面积采用了分段式的 纤芯结

32、构，典型有效面积72 Mm2以上，零色散点处于1510nm左右，其弯曲性能、模 色散和衰减性能均可达到常规G.655光纤的水平。美国康宁公司的大有效面积非零色散位移单模（Leaf）光纤的优点是低色散、大有 效面积、优异的弯曲性能，而且降低了非线性效应。大有效面积非零色散位移单模光纤提供更大光功率承受能力，改善了光信噪比， 延长了光放大器距离，增加了密集波分复用信道数等。大有效面积光纤的关键性能优 点是降低了各种非线性效应（如图10所示）。因为非线性效应是当今DWDM系统最大 的性能约束条件。大有效面积非零色散位移单模光纤除了在常规工作带（C带：15301565nm）具 有小有效面积非零色散位移

33、光纤的工作性能外，这种光纤更适合于用来构筑下一代电 信网，即工作波长向长带，即L带：15651625nm的迁移。康宁公司通过试验证明， 大有效面积的非零色散位移单模光纤比小有效面积非零色散位移单模光纤具有更好 的传输性和更低的系统成本。在C带和L带，大有效面积非零色散位移单模光纤通过 采用大的光传输有效面积的方法来降低DWDM传输中的非线性效应，例如：四波混频、 自相位调制和交叉相位调制，使其更适合于DWDM系统的传输。正是由于大有效面积非零色散位移单模光纤增大了光传输距离，所以这种光纤系 统中只需很少的光放大器和中继器，从而直接降低了网络建设和维护成本。大有效面 积常规单模光纤也应与已敷设的

34、光纤和光器件相适应。事实上，特别是当它与常规单 模光纤和其他光纤连接时，大有效面积非零色散位移单模光纤的较大的模场直径改善 了其接续性能。因此，选用大有效面积非零色散位移单模光纤是最容易和最经济的提 高网络传输信息量的方法，表10列出了非零色散位移单模光纤的性能及应用场合。I小有效而枳小有效面映KZ-DSL- 乂尹恩心5尤H 半径光打？料图10大有效面积光纤增大了纤芯的导光面积表10非零色散位移单模光纤性能模场直径(p m)截止波长 (nm)非零色散区(nm)工作波长(nm)衰减系数 (dB/km)非零色散区色散系数ps/(nmkm)要求值1550nm：8 110.7入cc W1480入 cW

35、1470入cj W148015301565153015651550nm:0.251625nm:0.300.1 D 10应用 这种光纤的优点是在1550nm处有一低的色散，保证抑制FWM等非线性效应，使得其能用在EDFA 场合和波分复用结合的传输速率在10Gbit/s以上的WDM和DWDM的高速传输系统中。E. 色散平坦单模光纤1988年，色散平坦光纤商用化。这种光纤在1310nm1550nm波段范围内都是低 色散，且具有两个零色散波长，即1310nm和1550nm这种光纤可用中心波长更宽的激 光器和用工作波长在1310nm和1550nm的标准激光器与LED进行高速传输。但是，色 散平坦单模光纤

36、折射率剖面结构复杂，制造难度大，尤其是该光纤的衰减大，离实用 距离很远。这种光纤的性能和应用场合见表11。表11色散平坦单模光纤性能模场直径(p m)截止波长 (nm)零色散波长(nm)工作波长(nm)最大衰减系数 (dB/km)最大色散系数 ps/(nm km)要求值1310nm:81550nm:1112701310 和 1550131015501310nm:0.251550nm: 0.301310nm:01550nm:0u /这种光纤的优点是在13101550nm工作波长范围内低色散。场合F. 色散补偿单模光纤随着光纤放大器的应用，衰减对光纤通信系统距离的限制已不成问题，而色散却 严重阻碍

37、了常规单模光纤工作波长由1310nm向1550nm的升级扩容。为解决这一实 际问题，人们研制出了色散补偿单模光纤。色散补偿单模光纤是一种在1550nm波长处有很大的负色散的单模光纤，当前实 验色散补偿单模光纤的色散系数为50-548ps/(nm -km)，衰减一般为0.51.0dB/km。当常规单模光纤系统工作波长由1310nm升级扩容至1550nm波长工作区时，其总 色散呈正色散值，通过在该系统中加入一段负色散光纤，即可抵消几十公里常规单模 光纤在1550nm处的正色散，从而实现业已安装使用的常规单模光纤工作波长由 1310nm升级扩容至1550nm，进而实现高速率、远距离、大容量的传输。至

38、于色散补 偿光纤加入给系统带来的衰减完全可由光纤放大器予以补偿。色散补偿单模光纤的性能及应用场合列入表12。表12色散补偿单模光纤性能模场直径(p m)截止波长 (nm)零色散波长(nm)工作波长(nm)衰减系数 (dB/km)色散系数 ps/(nmkm)要求值1550nm:6155015501550nm:2%。:_ I _ _ L J_土00.2 tj.40.60.B1.0应力比耳图11光纤使用寿命和应力比的关系即使进行应力筛选，软塑料一次被覆光纤的机械强度，对于成缆的要求还是不够 的。因此要用硬塑料进行二次被覆。二次被覆光纤有紧套、松套、大套管和带状线光 纤四种，见图12。大套曾(b)IB图12二次被覆光纤（芯线）简图（a）紧套；（b）松套；（c）大套管；（d）带状线把一次被覆光纤装入硬塑料套管内，使光纤与外力隔离是保护光纤的有效方法。 在工程应用中，光缆不可避免要遭受一定的拉力而伸长，或者遭遇低温而收缩。因此， 松套管内的光纤要留有一定的余长，使光纤受拉力或压力的作用。图13表示松套管 光纤无应力“窗口”。图13松套管光纤的无应力“窗口”2. 光缆结构和类型光缆一般由缆芯和护套两部分组成，有时在护套