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浅谈单模光纤的最新技术进展

发布时间: 2007-10-25    点击:   文章来源:中国电线电缆网   
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  • [摘要]:本文介绍当前单模光纤技术的最新进展,主要介绍新型正值中等色散光纤及超低色散斜率色散控制光纤。 [关键词]:新型光纤色散色散斜率 1.引言 先进的光纤是超长距离系统得到高容量传输最有效的途径之一,它能保持稳定可靠传输足够的富裕度,又能支持宽带工作,减少非线性损伤,具有高的分布喇曼增益,简化网络管理。因此,新型光纤的研究和开发是光纤领域研究的热点课题。随着密集波分复用(DWDM)、光纤放大等技术的发展和广泛应用,光纤通信技
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    • 浅谈,单模,光纤,最新,新技术,技术,进展
  • 来源:中国电线电缆网www.cwc.net.cn,未经授权,不得采录,违者必究!
    [摘要]:本文介绍当前单模光纤技术的最新进展,主要介绍新型正值中等色散光纤及超低色散斜率色散控制光纤。
    [关键词]:新型光纤    色散    色散斜率
    1.引言
    先进的光纤是超长距离系统得到高容量传输最有效的途径之一,它能保持稳定可靠传输足够的富裕度,又能支持宽带工作,减少非线性损伤,具有高的分布喇曼增益,简化网络管理。因此,新型光纤的研究和开发是光纤领域研究的热点课题。随着密集波分复用(DWDM)、光纤放大等技术的发展和广泛应用,光纤通信技术不断向着更高速率、更大容量通信系统发展,并且逐步向全光网络演进。
    2.单模光纤的新进展
    2.1新型正值中等色散光纤P-MDF150
    在零色散位移光纤中,由于四波混合现象的存在产生噪声,所以在波分复用传输中使用非零色散位移光纤。但在高比特率的波分复用传输中,即使在非零色散位移光纤中,仍然存在四波混合现象。另外,虽然在信号通道中,总的色散接近于零,但由于色散斜率的存在,色散在其他通道中的影响不容忽视。在2003年OFC会议上 K.Mukasa,K.Imamura,T.Yagi发布了新型正值中等色散光纤P-MDF150,其主要特性如表1所示。表2为其连接特性。
    表 1     P-MDF150特性(1550nm)
    衰减系数
    [dB/km]
    色散常数
    [ps/nm/km]
    色散斜率
    [ps/nm2/km]
    有效面积
    [μm2]
    n2/Aeff
    [e-10/W]
    λcc
    [nm]
    极化模式色散
    [ps/km1/2]
    弯曲损失
    [dB/m,Φ20]
    0.237
    10.2
    0.071
    146
    2.3
    1501
    3.0
    0.06
    表  2      总连接特性(50km,1550nm)
    传  输  线
    衰减系数
    [dB/km]
    色散常数
    [ps/nm/km]
    色散斜率
    [ps/nm2/km]
    有效面积
    [μm2]
    A.Disp(﹡)
    [ps/km]
    四波
    抑制
    Enlarged Aeff NF-DSF
    0.215
    5.0
    0.09
    72
    250
    不足
    Low slope NZ-DSF
    0.215
    5.0
    0.045
    55
    250
    不足
    Ultra low slope NZ-DSF
    0.215
    5.0
    0.020
    45
    250
    不足
    P-MDF+N-MDF
    0.210
    0
    0.010
    65
    350
    足够
    P-MDFSD+N-MDFSD
    0.210
    0
    0.010
    58
    270
    足够
    P-MDFEA+N-MDFEA
    0.230
    0
    0.050
    88
    270
    足够
    P-MDF150+N-MDFEA
    0.225
    0
    0.008
    100
    265
    足够
    (﹡) A.Disp指定长度内的色散最大累积
    表   3
    干线
    (外径)
    零色散
    波长
    D
    D
    有效面积
    Petermann-2
    模式直径
    弯曲损失
    (1550nm)
    弯曲损失
    (1625nm)
    μm
    nm
    ps/nm/km
    ps/nm2/km
    μm2
    μm
    dB/m
    dB/m
    D+126.7
    1365
    +5.0
    0.0125
    37.1
    6.8
    <1
    <5
    D-115.3
    1803
    -5.0
    0
    37.2
    6.9
    <5
    <10
    由表1可见,可以实现色散常数在10ps/nm/km。从而实现低的累计色散。有效面积可以大到近150μm2,可以实现超低的非线性。其n2/Aeff值为传统的SMF光纤(有效面积80μm2)的60%,即2.3e-10/W(SMF:3.9e-10/W),衰减及其他特性也都足够优良。
    由表2可见,在50km长度内,对于1550nm波长,P-MDF150+N-MDFEA显示出了低于0.01ps/nm2/km的色散斜率,比传统的NZ-DSF低一个数量级,虽然超低斜率,但有效面积大至100μm2,,色散累计非常低。包括连接损失在内,总的衰减损失大约为0.0225 dB/m。不但在C段、L段,而且S段和U段色散及衰减均平坦。
    2.2超低色散斜率的色散控制光纤
    L.Provost,C.Moreau等在OFC会议上报道了超低色散斜率的色散控制光纤。色散控制是通过适当改变光纤外径实现的。
    色散是由Dw、Dm、Dc三部分构成,其中Dw是波导色散;Dm是材料色散(假设与剖面折射率关系不大)Dm=Mm(1-λ0/λ),Mm=123 ps/nm/km,对于纯硅玻璃λ0=1273nm;Dc是复合色散,此处可略。色散的改进主要靠改变光纤剖面的半径相对变化量δa 实现,Dw是δa 的函数。假设色散初值是零,在波长λ,色散斜率为D,当光纤半径变化δa 时,,色散变为Dd=δa (Mm-λD),只要(Mm-λD)大于零(即D<0.0793 ps/nm2/km,在1550nm)有限地增加半径,可以增加色散。|δa |值越大,色散变化的绝对值越大。当知道光纤剖面起始特性时,使半径变化量沿光纤方向为周期函数,则可使色散在零值附近变动。比如,给定初始值D=0ps/nm/km,D=0.02ps/nm2/km,DMF波动范围为+8到-8 ps/nm2/km,半径需要变化18%。如果D进一步减小到-0.01ps/nm2/km,半径变化12%。
    在该篇报道中,使用改进的化学蒸发沉积法(MCVD)处理,制作了5.6km的光纤(由4对D+、D-组成,每个700m),沿剖面非均匀,在1550nm波长时,色散为+5、-5ps/nm/km,色散围绕0.28ps/nm/km微小变化。为减少多层光纤的外径张力,采用3层包层结构。表3所示为其特性与试验结果。
    从1460nm到1625nm范围,色散变化范围从-2.1到0.45ps/nm/km。在1550nm时,平均色散-0.5ps/nm/km,色散斜率为0.0143ps/nm2/km,对于D+和D-,其模式直径几乎一样,D+/D-连接几乎没有损失。总之,通过使用独特的剖面反射率可以获得干线色散的正、负,可以实现色散的控制。
    3.结束语
    P-MDF150光纤有效面积达150μm2,色散在10ps/nm/km,n2/Aeff值为传统的SMF的60%,在S、C、L频段实现中等色散和低衰减。
    P-MDF150+N-MDFEA的总特性适于未来的长距离、高比特率的WDM传输。色散控制光纤可以实现低色散斜率值,在L频段具有可容许的弯曲损失,适于宽带WDM传输。
     
    参考文献:
    [1]K.Mukasa,K.Imamura,T.Yagi.New Type of Positive Medial Dispersion Fiber(P-MDF150)with Dispersion as 10ps/nm/km and Aeff about 150μm2
    [2]D.Molin,L.Fleury,M.Gorlier,Ultra-Low Slope Medium-Dispersion Fiber for Wide-band Transmissions
    [3]L.Provost, C.Moreau,Dispersion-Managed Fiber with Low chromatic Dispersion Slope
    张国光
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