通信光纤最新研究动向

摘要：本文介绍了宽带光传输非零色散位移光纤（G.656 光纤）、塑料光纤和光子晶体等通信光纤的特性以及它们的最新研究动向。
关键词：宽带 色散 光纤
1 引言
　　随着计算机的普及和互联网的迅速发展，使得人们对信息的需求量与日俱增。这样光纤通信技术就义不容辞地承担起了海量信息的传输和交换。根据20多年的光纤通信技术工程应用经验，我们应该根据不同类型的网络所承担任务的特点来选择不同性能的光纤品种来完成不同类型的网络应用所应该履行各种各样的业务职责。为此，对于从事通信光纤研究人员就应该针对通信光纤具体的网络应用环境问题， 积极开展对光纤的材料种类、制造工艺和性能测量研究，以求能够用优越性价比的光纤来进一步满足核心网、城域网、接入网光纤通信技术发展的需求。
　　在长期从事通信光纤研究的实践工作中，人们已经掌握了可以用来制造光纤的材料有石英玻璃、多组份玻璃、红外玻璃、塑料、光子晶体等的基础上，还应该积极开展就各种光纤材料性能、制造方法、性能测量方法等方面的深入细致地研究分析。今天，为什么通信光纤大都选用石英玻璃，其理由是石英玻璃具有优越的物理、化学性能，原料提纯简单，气相沉积和拉丝成型控制精度高等。通信石英玻璃光纤的技术发展动向是从材料方面应该以合成材料来代替天然材料以提高材料纯度，降低光纤衰减。在制造工艺上必须采用复合工艺（如用PCVD+OVD等）来代替单一工艺（MCVD、AVD、PCVD或者OVD）以提高生产效率，降低光纤价格。以特殊的脱水工艺来消除通信石英玻璃光纤在1385nm的水峰来扩大通信石英玻璃光纤的可工作波长范围：1260～1670nm，以满足粗波分复用CWDM需求。
　　我们认为，在本文中除了应该在重点阐述光纤材料的同时，还应该兼顾通信光纤及其性能的研究和分析。因为不同的通信网络对光纤的性能要求各异，所以通信光纤研究人员已经根据网络的特点开发出了许多不同的类型的光纤品种，以满足各种各样通信网络层次的光纤通信技术的需要。人们正是针对DWDM核心网的远距离、大容量、高速率的通信特点研究出了核心网用的G.655 光纤和G.656 光纤以及接入网的短距离、小容量、低速率的特点， 研究出了接入网用的塑料光纤和光子晶体光纤。本文将简单介绍ITU-T 2004 年6月发布的宽带光传输非零色散位移光纤（G.656 光纤）、塑料光纤和光子晶体光纤的性能特点以及它们的最新研究动向。
2 研究动向
2.1 宽带光传输用非零色散光纤
　　G.655 光纤的研究重点就是优化色散系数、色散斜率、有效面积、工作波长范围。为了更加适应DWDM系统的传输速率、信道间隔、工作波长的不断变化需要，国际电信联盟第15 研究组于2003年1 月将2000年版的ITU-T G.655 A 、B 两种光纤，进一步细分为ITU-TG.655A、B、C三种光纤。他们细分的理由是G.655A光纤只支持200GHz及其以上间隔的DWDM，10Gbit/s系统传输400km在C波段的应用，也可以支持以10Gbit/s 为基础的DWDM 系统。G.655B 光纤支持100GHz 及其以下间隔的DWDM 在C 和L 波段的10Gbit/s 系统传输3000km 的应用。G.655C光纤消除在1385nm 附近的水峰，系统可以在1360～1530nm工作，既能满足100GHz 及其以下间隔的DWDM在C和L波段的应用，又能使N×10Gbit/s系统传输3000km，或者N× 40Gbit/s 系统传输80km以上。然而，G.655光纤在N×10Gbit/s的DWDM系统应用中，人们发现其存在着工作波长窄，色散斜率大等问题，为了解决G.655 光纤的问题，世界各个著名光纤制造厂商开展了宽带光传输用非零色散位移光纤的研究，最近几年已经研究出了这种新型光纤，即宽带光传输用非零色散位移光纤。
　　为了进一步规范各个著名光纤制造厂商宽带光传输用非零色散位移光纤的性能指标，2004年6月国际电信联盟标准化部门发布了宽带光传输用非零色散光纤和光缆的特性（ITU-T G.656 单模光纤和光缆）的建议。G.656 光纤是“宽带光传输用非零色散光纤”，即在宽阔的工作波长1460～1625nm 内色散非零。G.656 光纤实质上是一种宽带非零色散平坦光纤， 其特点在工作波长范围内色散应该大于所要求的非零值，有效面积合适，色散斜率基本为零。因此，G.656 光纤既可以显著降低系统的色散补偿成本，又可以进一步发掘石英玻璃光纤潜在的巨大带宽。G. 656光纤可保证通道间隔100GHz、40Gbit/s 系统至少传400km。G.656光纤和光缆的性能参数建议值，如表1所示。表2列出了G.656光纤链路和系统设计的一些重要参数之间的关系。为了使读者理解方便，本文就G.655 光纤和G.656 光纤的性能分别予以简单介绍。