光纖技術的幾個分支及其發展趨勢

  隨著密集波分復用(DWDM)技術、光纖放大技術，包括摻鉺光纖放大器(EDFA)、分布喇曼光纖放大器(DRFA)、半導體放大器(SOA)和光時分復用(OTDM)技術的發展和廣泛應用，

　　光纖通信技術不斷向著更高速率、更大容量的通信系統發展， 而先進的光纖制造技術既能保持穩定、可靠的傳輸以及足夠的富余度，又能滿足光通信對大寬帶的需求，并減少非線性損傷。

　　多模光纖

　　多模光纖的中心纖芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。常用的多模光纖為：50/125μm(歐洲標準)，62.5/125μm(美國標準)。

　　近年來，多模光纖的應用增速很快，這主要是因為世界光纖通信技術將逐步轉向縱深發展，并行光互聯元件的實用化也大大推動短程多模光纜市場的快速增長，從而使多模光纖的*持續上升。隨著千兆以太網的建立，以太網還將從Gbps向10Gbps的超高速率升級，10Gbps以太網標準(IEEE802.3ae)，已于2002年上半年出臺。通信技術的不斷進步，大大促進了多模光纖的發展。

　　全波光纖

　　隨著人們對光纖帶寬需求的不斷擴大，通信業界一直在努力探求消除"水吸收峰"的途徑。全波光纖(All-WaveFiber)的生產制造技術，從本質上來說，就是通過盡可能地消除OH離子的"水吸收峰"的一項專門的生產工藝技術，它使普通標準單模光纖在1383nm附近處的衰減峰，降到足夠低的程度。1998年，美國朗訊公司研制了一種新的光纖制造技術，它能消除光纖玻璃中的OH離子，從而使光纖損耗*由玻璃的特性所控制，"水吸收峰"基本上被"壓平"了，從而使光纖在1280?1625nm的全部波長范圍內都可以用于光通信，由此，全波光纖制造技術的難題也逐漸得到了解決。到目前為止，已經有許多廠家能夠生產通信用全波光纖，如朗訊公司的All-wave光纖、康寧公司的SMF-28e光纖、阿爾卡特的ESMF增強型單模光纖、以及藤倉公司的LWPfiber光纖等。

　　2000年4月，為適應光纖產品技術的xin進展，ITU對G.652單模光纖標準進行了大規模的修訂，到10月份正式定稿，對應于IEC(電工委員會)的分類編號B1.3，ITU-T將"全波光纖"定義為G.652c類光纖，主要適用于ITU-T的G.957規定的SDH傳輸系統和G.691規定的帶光放大的單通道SDH傳輸系統和直到STM-64(10Gb/s)的ITU-T的G.692帶光放大的波分復用傳輸系統，對于1550nm波長區域的高速率傳輸通常也需要波長色散調節。

　　全波光纖在城域網建設中將會大有作為。從網絡運營商的角度來考慮，有了全波光纖，就可以采用粗波分復用技術，取其信道間隔為20nm左右，這時仍可為網絡提供較大的帶寬，而與此同時，對濾波器和激光器性能要求卻大為降低，這就大大降低了網絡運營商的建設成本。全波光纖的出現使多種光通信業務有了更大的靈活性，由于有很寬的波帶可供通信之用，我們就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業務段而分別使用。可以預見，未來中小城市城域網的建設，將會大量采用這種全波光纖。

　　人類追求高速、寬帶通信網絡的yu望是永無止境的，在目前帶寬需求成指數增長的情況下，全波光纖正越來越受到業界的關注，它的諸多優點已被通信業界廣泛接受。

　　聚合物光纖

　　目前通信的主干線已實現了以石英光纖為基質的通信,但是，在接入網和光纖入戶(FTTH)工程中，石英光纖卻遇到了較大的困難。由于石英光纖的纖芯很細(6?10μm)，光纖的耦合和互接都面臨技術困難，因為需要高精度的對準技術，因此對于距離短、接點多的接入網用戶是一個難題。而聚合物光纖(polymeropticalfiber，POF)由于其芯徑大(0.2?1.5mm)，故可以使用廉價而又簡單的注塑連接器，并且其韌性和可撓性均較好，數值孔徑大，可以使用廉價的激光源，在可見光區有低損耗的窗口，適用于接入網。聚合物光纖是目前FTTH工程中有希望的傳輸介質。

　　聚合物光纖分為多模階躍型SI-POF和多模漸變型GI-POF兩大類，由于SIPOF存在嚴重的模式色散,傳輸帶寬與對絞銅線相似,限制在5MHz以內，即便在很短的通信距離內也不能滿足FDDI、SDH、B-ISDN的通信標準要求，而GIPOF纖芯的折射率分布呈拋物線，因此模式色散大大降低，信號傳輸的帶寬在100m內可達2.5Gbps以上，近年來，GIPOF已成為POF研究的主要方向。近，N.Tanio從理論上預測了無定形全氟聚丁烯乙烯基醚在1300nm處的理論損耗極限為0.3dB/km，在500nm處的損耗可低至0.15dB/km，這*可以和石英光纖的損耗相比擬。G.Giorgio等人報道了100m全氟GIPOF的數據傳輸速率已達到11Gbps。因此，GIPOF有可能成為接入網，用戶網等的理想傳輸介質。

　　光子晶體光纖

　　光子晶體光纖(photoniccrystalfiber，PCF)是由ST.J.Russell等人于1992年提出的。對石英光纖來說，PCF的結構特點是在其中間軸向均勻排列空氣孔，這樣從光纖端面看，就存在一個二維周期性的結構，如果其中一個孔遭到破壞和缺失，則會出現缺陷，利用這個缺陷，光就能夠在其中傳播。PCF與普通單模光纖不同，由于它是由周期性排列空氣孔的單一石英材料構成，所以有中空光纖(holeyfiber)或微結構光纖(micro-structuredfiber)之稱。PCF具有特殊的色散和非線性特性，在光通信領域將會有廣泛的應用。

　　PCF引人注目的一個特點是，結構合理，具備在所有波長上都支持單模傳輸的能力，即所謂的"無休止單mo"特性(endlesslysingle-mode)，這個特性已經有了很好的理論解釋。這需要滿足空氣孔足夠小的條件，空氣孔徑與孔間距之比必須不大于0.2。空氣孔較大的PCF將會與普通光纖一樣，在短波長區會出現多模現象。

　　PCF的另一個特點是它具有奇異的色散特性。現在人們已經在PCF中成功產生了850nm光孤子，預計將來波長還可以降低。PCF在未來超寬WDM的平坦色散補償中可能扮演重要角色。

　　世界領xian的PCF產品商業化的公司----丹麥CrystalFiberA/S近推出了新的光子晶體光纖產品系列。一種是中空的"空氣波導光子能帶隙晶體光纖"(air-guidingPhotonicBandgapFiber)，此晶體光纖的纖芯是中空的，利用空氣作為波導，使光可以在特殊的能帶隙中傳輸。另外一種是"雙包層高數值孔徑摻鐿晶體光纖"(DoubleClad High NA Yb Fiber)，該光纖可以用在光纖激光器或光纖放大器中，另外由于該光纖具有光敏性，還可以在它上面刻寫光纖光柵。

　　通信光纖面臨的問題

　　目前，光纖在光通信應用中還有許多問題有待解決。如色散與彌散、有限色散和小色散斜率、負色散、偏振模色散、非線性、大芯區有效面積彎曲損耗、綜合優化面臨的矛盾、有效面積與色散斜率、負色散與損耗等。但有理由相信，隨著光通信技術的不斷進步，這些問題都會找到合適的解決辦法。