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《非零色散光纖發(fā)展動向—降低色散斜率》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、非零色散光纖發(fā)展動向—降低色散斜率1.非零色散光纖發(fā)展的歷史背景???在光纖發(fā)展的歷程中，90年代之前，人們一向追求在工作波長的低損耗、低色散，甚至零色散。沿著這個方向，使常規(guī)單模光纖（SMF）的零色散波長從1310nm移到了具有最低損耗的1550nm。石英單模光纖在該波長的損耗僅為1310nm波長的1/2，實現(xiàn)了最低損耗與零色散的“理想結合”，產(chǎn)生了色散位移單模光纖（DSF）。然而，在90年代初期，由于摻餌光纖放大器（EDFA）和波分復用（WDM）以及密集波分復用（DWDM）等光通信新技術的迅速推廣應用，人們很快發(fā)現(xiàn)：DSF并不理想，
2、用DSF建立的WDM系統(tǒng)受到四波混頻（FWM）等非線性效應的嚴重影響，不利于DWDM，限制了信息速率的提高。為解決FWM問題，非零色散位移單模光纖（本文簡稱之為非零色散光纖，其英文縮寫為NZ-DSF）于1994年前后應運而生，例如美國朗訊公司的真波光纖和美國康寧公司的SMF-LS光纖，代表了第一代非零色散光纖。這里，光纖的設計準則發(fā)生了改變：在給定的工作波長范圍，色散不是越低越好，更不得為零，而是要求色散值限定在一定范圍內(nèi)，其最小絕對值，應當足夠大，足以抑制FWM；其最大絕對值，應當足夠小，以使色散補償和色散管理的費用最低。這里的“絕對
3、值”意味著NZ-DSF在工作波長的色散既可為正值也可為負值，可分別適用于不同的光通信系統(tǒng)。為了全面消除非線性效應的影響，在1997年，大有效面積光纖（LEAF）實現(xiàn)了商品化，LEAF也屬于非零色散位移單模光纖類型，即ITU-TG.655光纖。這類光纖的研究和應用受到世界各國的普遍重視，其性能正在逐步得到全面優(yōu)化?？梢哉f，對于不論是海底的還是陸地的長距離高速率WDM/DWDM系統(tǒng)，非零色散光纖都是最理想的傳輸介質(zhì)。2.降低色散斜率是當前非零色散光纖研究的重點???光通信技術在繼續(xù)發(fā)展：EDFA的增益平坦波長范圍已經(jīng)從C波段（1530nm～
4、1565nm）拓寬到L波段（1565nm～1620nm）；單信道傳輸速率已經(jīng)從2.5Gb/s提高到10Gb/s、40Gb/s；信道數(shù)目（復用的波長數(shù)）已經(jīng)從16、32、40向上百發(fā)展。不斷發(fā)展的光通信新技術，對NZ-DSF的色散特性提出了更高的要求，其中最重要的是：要求在寬波長范圍內(nèi)WDM/DWDM各信道間的色散差別小，尤其是位于工作波長范圍兩側的邊緣信道之間的色散差別要小。遺憾的是，上述第一代的NZ-DSF和最初的LEAF都不能滿足這些要求。其主要問題在于色散斜率過大。色散斜率參數(shù)表示光纖的色散隨波長改變的速率，也稱3次色散或高次色散
5、。在長途W(wǎng)DM/DWDM系統(tǒng)中，由于色散累積，各信道的色散都隨著傳輸距離的延長而增大。由于色散斜率的作用，各信道的色散累積量是不同的，位于工作波長范圍兩側的邊緣信道間的色散累積量差別最大，傳輸?shù)揭欢ň嚯x，將使具有較大色散累積量的信道的色散超標，從而限制了整個系統(tǒng)的傳輸距離、傳輸速率或復用的信道數(shù)。色散斜率越大，色散累積量差別也越大，對系統(tǒng)性能的限制則越嚴重。采用NZ-DSF或LEAF建立的長途W(wǎng)DM/DWDM系統(tǒng)也需色散補償。目前，廣泛應用的是用色散補償光纖（DCF）構成的色散補償模塊（DCM），因其價格不菲，最經(jīng)濟的方式是用一個DCM
6、對各個信道同時補償。然而，若色散斜率過大，這種方式就行不通了，這會使處于工作波長范圍一側的邊緣信道發(fā)生過補償而使另一側的邊緣信道發(fā)生補償不足，不得不將工作波長范圍劃分成2個以上的子波段，每個子波段各用一個DCM分別補償，這就增加了色散補償費用。若對C波段和L波段同時復用，則需劃分的子波段和使用的DCM就更多了。因此，近兩年來，國外在非零色散光纖方面的研究重點是降低色散斜率，研制局部色散平坦的非零色散光纖。以下簡介美國康寧等幾家公司在這方面的最新研究成果。3.康寧研制的局部色散平坦的LEAF???在ECOC’98會議上，康寧公司介紹了局部
7、色散平坦的LEAF的設計和制造。圖1示出該新型光纖的折射率分布（RIP）設計圖。靠近光纖中心的低折射率環(huán)，是用于控制波導色散；附加的一個高折射率環(huán)，是用于改變基模的場分布，得到大有效面積，也是為了改善波導結構的抗彎特性。所設計的光纖在1450nm～1600nm波長范圍內(nèi)色散平坦。適當?shù)乜刂乒饫w結構參數(shù)，使零色散波長既可位于1400nm也可位于1600nm，因而在1550nm窗口的色散既可為正值也可為負值。據(jù)稱，這種設計的重要特點之一是：光纖的有效面積總是大于模場直徑對應的截面積，這意味著在降低非線性效應的同時仍可保持良好的抗彎特性。該新
8、型光纖的主要技術參數(shù)列于表1。圖1康寧研制的局部色散平坦LEAF的折射率分布表1康寧研制的局部色散平坦LEAF的主要技術參數(shù)（在1550nm波長）???????[注]：用PinGridArray即針格陣列試
