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1、光纤的类型和应用（节选）2.1光纤结构 光纤从内到外由纤芯、包层、一次涂覆和着色层组成，称为光纤的外结构，多模光纤和单模光纤的外结构区别只在于纤芯的尺寸不同。内结构则主要是指光纤的组份和折射率及其分布状况。2.1.1 纤芯纤芯位于光纤的中心部位（直径d1约950微米），其成份是高纯度的掺杂（如极少量的二氧化锗、五氧化二磷等）二氧化硅。掺有少量掺杂剂的目的是使纤芯的折射率（n1）略高于包层的折射率（n2），以建立光传输的条件。2.1.2包层包层位于纤芯的周围（其直径d2约125微米），其成份是高纯度二氧化硅，其折射率（n2）即二氧化硅的折射率。在纤芯与包层的界面可以有一层比包层折射率（n2）略低
2、的掺杂（如三氧化二硼）二氧化硅，以利于降低光纤的衰耗。2.1.3 预涂覆层光纤的预涂覆层也称为一次涂覆层，所用材料可以是丙烯酸酯、硅橡胶、尼龙或它们的复合，其作用是增加光纤的机械强度与可弯曲性。一般涂敷后的光纤外径约250微米。2.1.4 着色层为了在在光缆施工和运行维护中识别纤芯，预涂覆层外用合适的着色剂染上各种颜色。也有在预涂覆材料中直接加入染料的，称为“锁色涂层”，这种光纤不需再着色。着色层厚度通常为510微米。（略）2.4.3 光缆中光纤的规格代号根据我国国标规定，光缆中光纤的规格代号由：光纤数目、光纤类别、光纤主要尺寸参数、传输性能（包括使用波长、衰减系数、模色带宽）及适用温度等五个
3、部分组成，如图2.4.3所示。各组成部分均用代号或数字表示。图2.4.3 光纤的规格代号组成（1）光纤数目 光缆中光纤数目用同类别光纤的实际有效阿拉伯数字表示。（2）光纤类别的代号和意义 J ： 二氧化硅系多模渐变型光纤； Z ： 二氧化硅系多模准实变型光纤； X ： 二氧化硅纤芯塑料包层光纤； T ： 二氧化硅系多模实变型光纤； D ： 二氧化硅系单模光纤； S ： 塑料光纤。（3）光纤的主要尺寸参数 用阿拉伯数字（含小数点）以微米（m）为单位表示多模光纤的芯径/包层直径或单模光纤的模场直径/包层直径。（4）传输性能代号 光纤的传输性能代号由使用波长、损耗系数及模式带宽的代号（a,bb,cc
4、三组数字代号）构成。其中a表示使用波长的代号，规定如下：“1” ： 使用波长在0.85m区域；“2” ： 使用波长在1.31m区域；“3” ： 使用波长在1.55m区域。 “bb” ：表示损耗系数的代号，其阿拉伯数字依次为光纤衰减系数值（dB/km）的个位数和十位数。 “cc” ： 表示模式带宽的代号，其阿拉伯数字依次是多模光纤模式带宽数值（MHz.km）的千位数和百位数。单模光纤无此项。 同一光缆中适用于两种及两种以上波长，并具有不同传输性能时，应同时列出各使用波长的规格代号，并用“/”划开。（5）适用温度代号及其意义 A ： 适用于-40+40；B ：适用于-30+50； C ：适用于-2
5、0+60； D ：适用于 -5+60。例如，己知缆内某光纤的型号为J50/125（12008）C，其意义： J： 多模渐变型 50/125： 芯径50m ，包层125m （1）： 工作波长0.85m （.20）： 衰减常数2.0dB/km （08）： 带宽800MHz.km C： 环境温度-20-+60再例如，已知缆内某光纤的型号为D9/125（208）C，其意义： D： 单模光纤 9/125： 模场直径9m ，包层m 125 （2.）： 工作波长1.31m （.08）： 衰减系数0.8 dB/km C： 环境温度-20-+602.5光纤的类型和应用在光纤工业发展早期，光纤的传输窗口主要有两个
6、（0.85和1.31微米），后来有了第三个传输窗口（1.55微米）。在技术得到发展的今天，在波长1.26至1.68微米范围内，光纤可以传输的窗口有6个（表2.5.1）。利用波分复用（WDM）技术，每个窗口（波段）可同时传输多个信道。表2.5.1 ： 光纤可以利用的波段波段OESCLU名称初始波段扩展波段短波段常规波段长波段超长波段波长范围（nm）1260-13601360-14601460-15301530-15651565-16251625-1675按照ITU-T关于光纤的建议，目前可以将光纤分为G.651、G.652、G.653、G.654、G.655和G.656六个大类，有的大类还派生出
7、了几个子类。国际电工委员会（IEC）也制订了相应的标准，我国光纤国家标准（GB/T）等效采用了IEC规定。2.5.1 G.651类-多模光纤G.651类光纤可分别或同时工作在1310nm和1550nm波长上，在1310nm处色散值最小（即带宽最大），在1550nm处衰减最低。它有两种折射率剖面结构，见图2.5.1和图2.5.2。图2.5.1 阶跃型折射率分布 图2.5.2 梯度型折射率分布（1）主要特点和IEC及GB/T的细分IEC和GB/T又进一步按它们的纤芯直径、包层直径、数值孔径的参数细分为A1a、A1b、A1c和A1d四个子类（表2.5.2）。表2.5.2： 多模光纤：IEC和GB/T
8、分类IEC分类芯径m外径m数值孔径A1a501250.200A1b62.51250.275A1c851250.275A1d1001400.316（略）2.5.2 G.652类-常规单模光纤G.652类光纤也称为非色散位移光纤，是目前应用最广泛的光纤。G.652类光纤的主要特点是：在1310nm工作波长上，具有较低的衰减和零色散；在1550nm工作波长上，具有最低衰减但有较大的正色散。G.652类光纤的折射率剖率剖面结构见图2.5.3和2.5.4。图2.5.3 包层折射率匹配型 图2.5.4 包层折射率下陷型根据色散波长特性，它主要工作在E（13601460nm）波段和S（14601530 nm
9、）波段；在C（15301565nm）波段的色散较大（18ps/km.nm），很难进行以10Gbit/s及以上的DWDM系统长途传输。ITU又进一步把G.652类光纤细分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D四个子类。ITU与IEC和GB/T分类对应关系见表2.5.6。表2.5.6： ITU G.652类与IEC和GB/T对应关系ITU-T分类对应IEC和GB/TG.652AB1.1G.652BB1.1G.652CB1.3G.652DB1.1通常，2.5Gbit/s及以下系统为衰减受限、10Gbit/s及以上系统为色散受限系统。实际上，10Gbit/s及以上系统受限的并不仅是光
10、纤的色度色散，偏振模色散（PMD）的影响更要严重得多，见表2.5.7。表2.5.7： 偏振模色散、传输速率和传输距离的典型关系偏振模色散ps/(km)1/2 :不作要求0.500.200.10传输速率 Gbit/s最高2.51010（以太网）4010401040传输距离 Km4004023000804000400（1） G.652A光纤在ITU-T2003新版以前，G.652A光纤的参数与G.652（1996版）是最接近的，因为对它的偏振模色散（PMD）性能一直没有要求（包括2000版）。值得注意的是：2003新版中对它的PMD也提出了要求。因而它从原来最高速率2.5Gbit/s变为能支持10
11、Gbit/s系统传输距离达400Km和10Gbit/s以太网40km及40Gbit/s系统传输距离2km。例如：支持ITU-T G.957规定的SDH传输系统；支持ITU-T G.691规定的带光放大的STM-16的单通道SDH传输系统；支持ITU-T G.693规定的10Gbit/s（直到40km）以太网系统和STM-256。（2） G.652B光纤G.652B在G.652A的基础上，除了把对衰减的规定延伸到了L波段（1625nm）外， PMD比G .652A的要求高，可支持速率10Gbit/s系统传输距离达3000km以上和40Gbit/s系统传输距离达80km。例如： 支持ITU-T G
12、.957规定的SDH传输系统；支持ITU-T G.691规定的带光放大的高至STM-64的单通道SDH系统；支持ITU-T G.692规定的带光放大的高至STM-64的波分复用系统；支持ITU-T G.693和G.959.1规定对于STM-256的某些应用。（3） G.652C光纤G.652C又称为低水峰光纤或城域网专用光纤，它消除了1385nm附近OH根离子吸收的损耗峰（俗称水峰），使损耗谱平坦，相当于增加了125个信道间隔为100GHz的波长通道。G.652C具有与G.652A相类似的属性和应用范围，但它在1550nm的衰减更低，并可使用在1360-1530nm间的扩展（E）波段和短波（S
13、）段，增加了可用波长范围，使波分复用信道数大为增加。是城域网应用的较佳选择。（4）G.652D光纤G.652D集合了G.552B和G.652C的优点，即与G.652B有相似的属性和应用范围，但衰减要求与G.652C相同，并允许使用在13601530nm（E和S波段）。可以预见其在未来城域网应用的广阔前景。（5） G.652及其子类光纤的主要技术指标从G.652类光纤在演变和优化进程中：光纤的模场直径、几何尺寸控制趋向于更严格；光纤的筛选应力趋向于更大，即强度要求更高；在光纤的宏弯损耗不变前提下，弯曲半径趋向更小；对光纤的PMD更关注，趋向于更低的PMD；对光纤的使用波段趋向于更宽。 G.652
14、类光纤不同子类的光纤性能是有区别的，应根据使用要求和适用的传输设备来选用适用的子类。G.652（96版）是最初步的单模光纤，已不能满足日趋发展的通信要求。仅以G.652来定义常规单模光纤是不完整的。应引起重视的是：利用G.652类光纤开通40Gb/s以上的长途传输，须引入色散补偿，并需要更多的光放大器补偿由此导入的插入损耗。（6）光纤的PMD（偏振模色散）在单模传输中，光波的基模含有两个相互垂直的偏振态，理论上以完全相同的速度传播，没有任何延迟。然而，由于光纤事实上不可能绝对均匀且没有任何内在的或外部（如温度、弯曲、扭曲所致的）应力，这些因素引起了这两个正交偏振分量在单位长度中的差分群时延。这就是光纤的PMD(偏振模色散)。当传输速率较低、距离不大时，PMD对系统的影响微不足道。当速率达10Gb/s及以上时，PMD将成为限止系统性能的因素之一。2.5.3 G.653-色散位移光纤IEC和GB/T把G.653光纤分类命名为B2型光纤。为了充分利用光纤在1550nm波长处的
