光纖技術及其發展趨勢轉載自網絡
1.美國出現新興網絡運營公司
從1996年開始，美國出現了一批新型通信網絡運營公司，在全國范圍內利用專用線路大規模建設光纖網絡，其目的很明顯，就是利用現有的路由提高自身的網絡運營能力和價值。這些公司包括Level3，Qwest，Pathnet，Enron和PF.Net。其中PF.Net原是天然氣公司，利用其天然氣管道和石油管道資源擁有的57000km路由，初期準備建立15000km光纖網，價值2億美元。全程全部采用朗訊科技的G.655真波光纖，第一階段工程計劃于2000年第一季度完成。近一兩年在美國新興的以經營IP業務為主的電信公司正掀起新一輪大規模建設光纖網的高潮，僅全國性的新建長途網就達6個，計劃新敷設的光纖路由約20萬km。其動因主要是數據業務，特別是IP業務的爆炸式增長以及市場開放和競爭的加劇，造成核心網絡的容量再次成為緊缺商品。而且這種大規模建設正逐漸從長途網向中繼網和接入網延伸，這就使得光纖芯數明顯增加。在美國，各新興運營公司的干線網絡芯數為144芯到288芯，而接入光纖網更達到864芯。然而，采用電時分復用系統的擴容潛力己盡，而光纖的全部可用帶寬僅僅利用了不到1％，為滿足將至的而且不斷增長的帶寬需求，WDM已成為必然選擇，以大幅度提高系統的傳輸容量，充分利用光纖的巨大帶寬資源。！
目前400Gbit／s（40×10 Gbit／s）系統已經投入商業使用，而且朗訊科技貝爾實驗室已經成功地實現了在300km真波光纖上傳輸32Tbit／s的實驗（80×40 Gbit／s），創造了長距離傳輸總容量最高的世界記錄，揭示了波分復用技術的巨大發展潛力。正是這種需求和技術的發展，為新一代光纖提供了舞臺。現在的新興網絡公司在長途建設方面統一采用新一代的非零色散位移光纖（NZDF），特別是低色散斜率色散平坦光纖，如美國的Qwest和Pathnet公司，歐洲的Global Crossing和Viatel，南美的Impsat都采用了朗訊科技的真波RS光纖。在城域網建設方面，北美和歐洲都在大規模敷設全波光纖（文中將詳細介紹），其目的主要是為了轉售光纖或波長，上述各個網絡公司以及電力系統公司將自己網絡中的光纖／波長出租或者出售給需要的運營公司及大用戶。
2.中國緊跟世界步伐
中國已經走上了美國4年前的發展道路，國家下決心打破通信網絡的壟斷，大量新興光纖網絡公司出現（如網通等），全國正值大規模光纜敷設的前夕。當前，隨著Internet的普及、IP的迅猛發展、CATV業務的拓展，以及網上購物逐步走向現實和商務對商務（B2B）通信業務需求的不斷攀升，光纖的數量將遠遠不能滿足使用的要求，于是資金大量投向光纖通信網絡，電力、鐵路、公路的路由必將成為爭奪的對象。中國電力系統漫長優質的電力傳輸網將具有不可估量的價值。當前高芯數ADSS光纜的實際應用（朗訊科技為配合電力光傳輸網的發展，已開發并具備了864芯ADSS的生產能力，而且432芯ADSS光纜已經在電力桿塔上實際應用）再加上新一代光纖（非零色散位移光纖和全波光纖），為中國的電力光纜網絡的建設提供了優質的選擇。 二、新一代光纖1.全波光纖
對于城市本地網來說，通信業務不斷增加，尤其是數據業務需求的增大，使得城市光環需要有更大的傳輸帶寬，以迎接語音、圖像、數據三網合一時代的到來。對于長途干線，近來發展的G.655光纖可在長距離、高速率的波分復用系統中提供極好的傳輸特性。在校園網、企業網的建設中，不斷有新型的多模光纖產生，適用于千兆比以太網，如朗訊科技公司的LazrSPEED多模光纖的帶寬可達10 Gbit／s。這樣，傳統的城市網絡就成了信息傳輸瓶頸。為擴大城市網絡的帶寬，在城市光環中使用波分復用技術也成為一種趨勢。復用波長信道越多、帶寬越大，可提供的業務種類就越多。
對于提供傳輸的物理層光纖來說，傳統的G.652光纖目前應用的窗口為兩個低損耗窗口，即1310nm和1550nm波長窗口，但由于1385nm波長有一衰減水峰，因此目前此窗口尚未應用。朗訊科技于1998年6月4日宣布了光纖史上的一個突破，即全波光纖的誕生。全波光纖開辟了一個新的光通信窗口，可為世界范圍的網絡服務商提供更高性能價格比的服務能力。
（1）全波光纖的優勢
1350～1450nm波段由于水峰的存在而尚未使用，朗訊科技通過一種全新的生產過程，幾乎完全取消了引入光纖的OH離子（OH離子導致1385nm左右波長區的衰減比周圍大得多），從而開創了前所未有的位于1350～1450nm的光譜窗。全波光纖在其生產過程中幾乎完全消除了OH離子，從而消除了水峰，使光纖的可應用波長范圍達到1280～1625nm。朗訊科技開發了以前未利用的光纖頻譜區域，給市場帶來了具有革命性意義的新型光纖產品。全波光纖可提供比現在普通單模光纖超出100nm的有效波長范圍，至少是常規光纖使用波段的1.6倍。另外朗訊科技第一個承諾通過全波光纖在新的波段發展WDM系統。此種光纖與朗訊的WDM系統相結合可使本地服務商達到同時傳送數百個波長的高效數據能力。
全波光纖是一種匹配包層光纖，其在1310nm與1550 nm波段的性能是完全一樣的。但與傳統的單模光纖相比，全波光纖具有下列不可比擬的優勢。
①更多的波長
全波光纖可以提供從1280～1625nm的完整傳輸波段，為DWDM系統提供的波長至少超過常規光纖的60％。全波光纖除去了水峰損耗，開辟了以前不能利用的1350～1450nm窗口，這使服務商可以用全波光纖提供高速數據服務，如多媒體、Internet和點播電視。
②對高速率傳輸有更長的非色散補償距離
在1400nm波段，全波光纖的色散只有常規光纖在1550nm波段的一半以下，這可使信號無補償傳輸距離增加一倍以上。全波光纖不只提供更多的波長，而且對高速信號（10Gbit／s）在1400nm區域具有很小的色散。利用全波光纖，在1400nm區域10Gbit／s信號的無色散補償距離可比常規光纖在1550nm窗口長幾倍以上。
③一根光纖上同時存在多種服務
全波光纖可在光纖波段的一個區域傳輸模擬視頻信號，同時在另一個波段傳輸高速率信息（可達10 Gbit／s），而在另外一個波段傳輸低速率WDM信息。
④新的網絡管理能力
不同的服務類型可以組合在一起，分配到某個最適合的波段。由管理系統為特定業務服務，好像它們運行在不同的光纖系統，實際卻是一個光纖類型，這樣很方便經濟。
⑤低運行成本
利用全波光纖，WDM信號可在很寬的波段上傳輸，減少了放大器和色散補償裝置的使用。朗訊科技的全波光纖為以上傳輸新理念提供了最好的工具。傳統視頻設備為模擬形式，占用1310nm或1550nm波長。在進行業務拓展時，由于模擬信號功率大，為防止信道間干擾，其它語音數據信號只能在1310nm或1400nm傳輸。傳統的單模光纖只有1310nm和1550nm兩波長窗口，而1310nm由于零色散的原因不能進行波分復用，那么要傳輸多路數據信號（包括數據壓縮圖像）和語音信號，只能再加一根光纖，使系統造價增加。但如果使用全波光纖，它的高帶寬增加了1400nm的波長窗口，則只需一根光纖即可解決問題。從1310nm到1610nm，采用粗波分復用（CDMA），波長間隔20nm，1550nm傳輸模擬視頻信號，1400nm窗口利用低色散特性的優點傳輸高速數據或語音，而且由于在接入網里距離較短，不需雙向光放大器，不同類別信號可進行雙向傳輸（1310nm傳反向信號），從而實現網絡的交互性。此種組網方式所使用的光傳輸設備由于使用了粗波分復用，成本會有所降低，并且減少了光纖的使用量，體現了全波光纖的增值潛力。
（2）全波光纖演示系統
朗訊公司曾在大型國際通信會議上展出過兩套全波光纖系統，一套是小型展示，另一套在圣地亞哥展出，利用全波光纖實現了三網合一（語音、圖像、數字）。
此套小型的全波光纖演示系統是為全球用戶設計的便于運輸的演示系統。主要包含有1400nm傳送的一個10 Gbit／s的波分復用信道，1550nm傳送圖像，也就是說，高速基帶數字信號與模擬有線電視信號在同一根光纖上傳輸。系統的具體說明如下：如圖1所示，此系統在全波光纖上應用1.4μm和1.5μm兩個窗口。圖像源（如DVD和盒式磁帶錄像機）所發出的信號去調制1550nm波長的光發射機，光信號用摻餌光纖放大器來放大（因其在1530～1565nm具有增益平坦性）。1400nm分布反饋式（DFB）激光器所發出的光被速率為10Gbit／s的偽隨機二進制系列碼（PRBS）信號所調制?；蛘?.5Gbit／s偽隨機二進制系列碼信號經電復用卡復用成10 Gbit／s后調制1400nm的光。調制后的1.5μm信號與1.4μm信號通過薄膜濾波器（TFF）合波器件后復用到全波光纖上。此處采用粗波分復用，此技術可使光源及薄膜濾波器的需求精度降低，成本降低。
傳輸20～40km（無需光放）后，薄膜濾波器把兩波長的光解復用。CATV光接收機接收1550nm波長的光信號后，解調制成電信號，通過同軸電纜到達電視機，電視機即可播放節目。對于1400nm信號，由10Gbit／s光接收機接收，得到最終的10Gbit／s電信號，經同軸電纜傳到收端，如發端為2.5 Gbit／s信號，則再經電解復用卡解復用。
以上介紹的是全波光纖的小型演示系統。大型的全方位全波光纖系統在新澤西的貝爾實驗室。對于較長距離的傳輸，使用對應不同波長的放大器。主要用1550nm和1400nm窗口進行圖像及數據的傳輸，客戶機與服務器之間的通信使用1310nm與1400nm互相收發。此系統真正通過全波光纖的傳輸實現了三網合一，在2000年2月圣地亞哥的國際會議上引起了極大的轟動。
寬帶、高速的交互式網絡是未來網絡的新要求。全波光纖在目前帶寬需求成指數增長的情況下為您提供本地網絡設計的最佳方案，是適應現在及將來的功能強大、高度靈活的光纖產品。
2.非零色散位移光纖
目前的公用電信領域幾乎由單模光纖一統天下，然而，隨著光纖網容量需求的迅速增長，時分復用傳輸速率已經增長到10 Gbit／s。波分復用技術也開始應用，無再生傳輸距離也隨著光纖放大器的引入而迅速延長。面對這種超高速、超大容量、超長傳輸距離的新形勢，傳統的色散位移單模光纖（稱為G.652光纖）已暴露出力不從心的態勢，開發新一代的干線光纖已成為歷史的必然，在這種情況下一種非零色散光纖——G.655光纖應運而生。其基本設計思想是在1550nm窗口工作波長區具有合理的較低色散，足以支持10 Gbit／s的長距離傳輸而無需色散補償，從而節省了色散補償器及其附加光放大器的成本；同時，其色散值又保持非零特性，具有一個起碼的最小數值，足以壓制四波混合和交叉相位調制等非線性影響，適宜開通具有足夠多波長的DWDM系統，同時滿足TDM和DWDM兩種發展方向的需要。為了達到上述目的，可以將零色散點移向短波長側或長波長側，使之在1550nm附近的工作波長區呈現一定大小的色散值以滿足上述要求。目前北美新敷設的干線光纜已放棄1652光纖和1653光纖，全部轉向G.655光纖，而且第二代的G.655光纖——大有效面積的光纖和低色散斜率光纖也已經大規模應用。前者具有較大的有效面積，可以較有效地克服光纖非線性的影響；后者具有更合理的色散規范值，簡化了色散補償，更適合于C波段及L波段的應用。兩者均適合于以10Gbit／s為基礎的高密集波分復用系統，代表了干線光纖的最新發展方向。在這種形勢下，中國信息產業部電信研究院韋樂平副院長建議，中國東部高業務量地區的新建光纜路由也應不失時機地停止采用G.652光纖，并跨過第一代G.655光纖，直接轉向第二代G.655光纖。
（1）真波?RSTM非零色散位移光纖
真波RS光纖是為優化高比特率DWDM系統的容量和費用優點而設計的。真波RS光纖減小了色散斜率，是朗訊科技非常成功的真波非零色散位移光纖家族的最新成員。它是由貝爾實驗室開發的，主要是為了滿足長距離不斷增長的帶寬要求，并能完全支持光放大、高比特率、DWDM傳輸系統的迅速發展。早期的DWDM系統工作在1540～1560nm波長范圍，提供8或16信道。光放大器設計方面取得的最新進展已將工作區域擴展到1530～1565nm范圍，并且每個信道10Gbit／s，共40個信道以上；實驗室已經公布了工作在1565～1620nm范圍的光放大器。光纖的發展不得不改向支持這些進步，尤其是要滿足這些波長色散斜率的一致性。
色散是光纖的一種性質，它導致不同顏色的光傳播速度不同，它對數字復用系統的影響既好又壞。太大的色散限制了高比特率信號在沒有昂貴的色散補償下的傳輸距離，大小的色散將導致鄰近信號的干涉，產生串擾。理想的長距離光纖應該有足夠大的色散以抑制串擾，足夠小的色散以允許高比特率信號傳輸更長的距離，并且對于每一個波長應有相同的色散。在所有的單模光纖中，色散隨波長而變，對于不同的光纖類型，色散隨波長的變化曲線也不同。因此理想的光纖應有一個平坦的斜率（即對于所有波長，有相同的色散）。真波RS光纖非常接近這種理想光纖，與今天市場上的大多數非零色散位移光纖相比斜率減小了35％，與大有效面積非零色散位移光纖相比減少了甚至55％。
（2）真波RSTM光纖的特性
①每個10Gbit／s信道的費用更低
這是所有非零色散位移光纖的優點。它是由低色散以及隨之而來的色散補償開支的減少或消除而產生的。研究說明，在非零色散位移光纖上每多投資1美元，從工作在10Gbit／s的DWDM網絡中的回報為3～5美元。
②能升級到每個波長40Gbit／s
這是所有非零色散位移光纖的另一個優點。由于高比特率系統不允許大多的色散，而傳統光纖的高色散使之應用于每個波長40Gbit／s變得不符合實際。非零散位移光纖已經證明，在未來的一兩年內，工作在40Gbit／s的商用系統將成為現實。
③在1530～1565nm波長范圍有更好的性能和容量（第3窗口即C波段）
大有效面積非零色散位移光纖比真波RS光纖的色散斜率大，使得在1530nm的最低波長附近因色散太低而無法有效抑制串擾。這種光纖使色散在這一區域保持較低，從而避免了在波段的高端有太大的色散。依賴于傳輸設備的設計（功率水平、功率代價頻道間隔以及其它因子），低色散限制了低波長的應用。真波RS光纖的低色散斜率，使在C波段的低端有較大的色散，而在高端保持在限制以內，因而能抑制各種傳輸設備的串擾，并且1530～1565nm范圍內的波長都能使用。
④波長利用率更高
高色散斜率對于非零色散位移光纖色散補償的費用有兩個主要的影響：當長距離網絡需要補償時，用單一的補償模塊補償所有的波段，必將導致一端的過補償和另一端的欠補償。因而，為了精確補償，每一個波段應分為兩個或更多的子波段，而使用更多不同的補償模塊會使費用增加。對于L波段的波長，加大有效面積非零色散位移光纖的色散值比真波RS光纖超出了60％，需要更多的色散補償以及更昂貴的模塊。
另外，傳統光纖在1310nm處具有零色散，所以這一波段在DWDM系統中由于各波長問的串擾而不能利用占大多數非零色散位移光纖在這一波段有很高的負色散（約-16～-20ps（nm·km）），雖然在DWDM系統中可以應用，但嚴重限制了高比特率的傳輸距離。大有效面積非零色散位移光纖根本不能傳輸1310nm的信號。真波RS光纖適中的負色散（-9ps／（nm·km）使其能用于DWDM系統，并可在1310 nm處進行長距離傳輸。這正是真波RS光纖的“附加”價值。
⑤彎曲損耗低
大有效面積非零色散位移光纖有兩個缺點：前面已經討論了的高色散斜率，還有高彎曲損耗。這一彎曲損耗在所有波段都是重要的，并且在信號波長與網絡管理波長都并存的1620nm范圍是關鍵性的。真波RS光纖的低彎曲損耗使應用更加容易且安全，高波長更能得到利用。
總而言之，真波RS光纖繼承了上一代真波光纖在費用及性能方面的優點（10Gbit／s可有效傳輸，并能改進至40Gbit／的。另外，在C波段（第3窗口）與L波段（第4窗口）與其它非零色散位移光纖相比具有更大的容量、更好的性能、更低的總體造價；使將來的DWDM系統能充分利用1310nm處的窗口；具有低彎曲損耗，使施工操作及處理更容易。
