浅谈G.657单模光纤

浅谈G.657单模光纤光纤品种和性能的研究和发展是与传输系统和通信网络的研究和发展同步进行的。随着传输距离延长、传输速率提高和传输容量增大，新的光纤品种不断产生，以满足各种通信系统和网络发展的需要。因此，在光纤通信技术发展的30多年中，已经先后诞生了6个光纤品种，光纤从传输模式上可分为单模光纤和多模光纤两种。在具体介绍光纤之前，先了解一下光纤的基本结构，如下图所示（以单模光纤为例）：光纤由纤芯、包层以及涂覆层三部分组成。单模光纤的纤芯为9μm，而多模光纤的纤芯为50μm或者62.5μm国际电信联盟将其命名为ITU-G.651G（多模光纤）、ITU-G.652（非色散位移单模光纤）、ITU-G.653（色散位移单模光纤）、ITU-G.654（截止波长位移单模光纤）、ITU-G.655（非零色散位移单模光纤）和ITU-G.656(宽带光传输用非零色散位移单模光纤)。上述6中光纤最本质的区别体现在他们各自所具有的衰减、色散、非线性效应和工作波长等传输性能。不同性能的光纤品种不断产生，恰好反应了传输系统和和通信网络从短距离、低速率和小容量向长距离、高速率和大容量的发展历程。同时，这个发展历程又告诉我们传输技术和通信网络的发展一定会推动光纤性能研究和新的光纤品种诞生。在FTTH建设中，由于光缆被安放在拥挤的管道中或者经过多次弯曲后被固定在接线盒或插座等具有狭小空间的线路终端设备中，所以FTTH用的光缆应该是结构简单、敷设方便和价格便宜的光缆。因此，一些著名的制造厂商纷纷开展了抗弯曲单模光纤的研究。为了规范抗弯曲单模光纤产品的性能，ITU-T于2006年12月发布了ITU-TG.657接入网用弯曲不敏感单模光纤和光缆特性”的标准建议，即G.657光纤标准。在众多光纤类型中，单模光纤通信突破了多模光纤通信的局限：1.单模光纤通信的带宽大，通常可传100Gbit/s以上。2.单模发光器件为激光器，光频谱窄，光波纯净，光传输色散小，传输距离远。因此，本文重点比较单模光纤G.652.D与G.657。根据光纤的性能指标不同，G.652.D可分为四种规格每种规格的性能不同，具体如下：1、G.652.A支持10Gbit/s系统传输距离可达400km，10Gbit/s以太网的传输达40km，支持40Gbit/s系统的距离为2km。2、G.652.B型光纤，支持10Gbit/s系统传输距离可达3000km以上，40Gbit/s系统的传输距离为80km。3、G.652.C型光纤，基本属性与G.652A相同，但在1550nm的衰减系数更低，而且消除了1380nm附近的水吸收峰，即系统可以工作在1360~1530nm波段。4、G.652D型光纤的属性与G.652B光纤基本相同，而衰减系数与G.652C光纤相同，即系统可以工作在1360~1530nm波段G.652.D是所有G.652级别中指标最严格的并且完全向下兼容的。与其它单模光纤相比，G.657光纤最显著的特点是弯曲不敏感。这就意味着G.657光纤的弯曲损耗比较小。G.657光纤具有良好的抗弯曲性能，使其适用于光纤接入网，包括位于光纤接入网终端的建筑物内的各种布线。2009年12月根据标准的实际使用情况和各方面的反馈信息，发布了修订后的第二版本。在新版本的标准建议中，按照是否与G.652光纤兼容的原则，将G.657光纤划分成了A大类和B大类光纤，同时按照最小可弯曲半径的原则，将弯曲等级分为1，2，3三个等级，其中1对应10mm最小弯曲半径，2对应7.5mm最小弯曲半径，3对应5mm最小弯曲半径。结合这两个原则，将G.657光纤分为了四个子类，G.657.A1、G.657.A2、G.657.B2和G.657.B3光纤，具体分类如下表所示：G.657光纤关键参数的技术指标如下：特性单位技术指标G．657A光纤可用在D、E、S、C和L5个波段，其可以在1260～1625nm整个工作波长范围工作。G．657A光纤的传输和互连性能与G．652D相同。与G．652D光纤不同的是，为了改善光纤接入网中的光纤接续性能，G．657A光纤具有更好的弯曲性能，几何尺寸技术要求更精确。G．657B光纤的传输工作波长分别是1310、1550和1625nm。G．657B光纤的应用只限于建筑物内的信号传输，它的熔接和连接特性与G．652光纤完全不同，可以在弯曲半径非常小的情况下正常工作。目前商业化的G.657光纤主要有六种不同的实现方法：1）小模场的G.657光纤：光纤的纤芯折射率高，纤芯直径小。光纤的模场直径小，一般在6-8.5um。因为模场直径的差异，此类光纤无法满足G.652标准，一般只满足G.657.B2和G.657.B3标准，且与G.652光纤有很高的熔接损耗；2）纤芯优化的G.657光纤：光纤纤芯的折射率和直径被适当地调整优化，以提高光纤的弯曲性能。此类光纤一般满足G.652和G.657.A1的标准，因弯曲性能改善不明显，无法满足G.657.A2/B2/B3标准；3）包层优化的G.657光纤：光纤的匹配或下陷包层的参数被适当地调整优化，以提高光纤的弯曲性能。此类光纤一般满足G.652和G.657.A1的标准，因弯曲性能只是较G.652光纤略微改善，所以无法保证完全满足G.657.A2/B2/B3标准；4）孔洞协助的G.657光纤：在光纤的包层部分，通过具有低折射率的孔洞的协助，改进光纤的弯曲性能。此类光纤可以保证其弯曲性能满足G.657.A2/B2/B3标准。然而，因为其特殊的结构，其熔接性能、连接性能和机械性能等需要通过实际使用进行验证；5）微结构的G.657光纤：在光纤的包层部分，通过自由的低折射率的微结构孔洞的协助，改进光纤的弯曲性能。此类光纤可以保证其弯曲性能满足G.657.A2/B2/B3标准。然而，因为其特殊的结构，其熔接性能、连接性能和机械性能等需要通过实际使用进行验证；6）下陷环结构的G.657光纤：光纤的包层外增加一层具有下陷的折射率的环状结构，用于提高光纤的弯曲性能。此类光纤可以在保证与G.652光纤兼容的同时，显著的改善光纤的弯曲性能，可以实现同时满足G.652.D、G.657.A1/A2/B2/B3标准。简单的介绍完光纤的几种主要实现方法，下面简单的介绍一下光纤的熔纤损耗，熔接损耗的大小主要由三个因素决定：1）待熔接光纤的几何精度：如包层圆度、芯/包层同心度等；2）待熔接的两段光纤的对准情况：如端面之间的间隙，纤轴的倾斜，端面的倾斜与弯曲等；3）待熔接的两段光纤的模场直径匹配的情况：熔接损耗会因为模场直径的失配而增大。G657标准对光纤的几何特性有非常严格的要求，满足G.657标准的光纤完全可以保证光纤的几何精度；同时现有的光纤端面切割和光纤熔接设备可以保证光纤的端面切割质量和待熔接光纤的对准。综上所述，G．657光纤是一种具有良好的抗弯曲性能的单模光纤。G．657光纤产品的诞生和lTU—TG．657建议的发布，必将进一步加快FTTH的建设步伐。为此，我们可以得到一个结论：网络的发展一定会促进光纤性能和品种的研究与发展。薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃羄膀莇虿羃节芀薅羂羂蒅蒁羁肄芈螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蚀袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羁薇蚇袇肃莀薃羆膅薆葿羆芈荿螇羅羇膁螃