近年來,科技發展的速度不斷加快,綜合布線通信行業(ye) 也正在蓬勃發展,摻鉺光纖放大器(EDFA)、分布喇曼光纖放大器(DRFA)、半導體(ti) 放大器(SOA)、光時分複用(OTDM)技術以及密集波分複用(DWDM)技術得到了廣泛的應用。光纖通信技術不斷向著傳(chuan) 輸速率更高、容量更大的方向發展著。
目前,先進的光纖製造技術更是發展快速,如今不但能維持更穩定、更可靠的信息傳(chuan) 輸以及足夠的富餘(yu) 度,還能滿足光纖通信對高寬帶速率的需求,並能減少非線性損傷(shang) 。光纖通信技術如果按照如今的步伐不斷前進,那麽(me) 預計將會(hui) 往全波光纖、多模光纖、光子晶體(ti) 光纖、聚合物光纖等這幾類分支方向發展。
全波光纖
隨著人們(men) 對光纖帶寬需求的不斷擴大,通信業(ye) 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(chan) 製造技術,從(cong) 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(zhuan) 門的生產(chan) 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。
網絡運營商的角度來考慮,有了全波光纖,就可以采用粗波分複用技術,取其信道間隔為(wei) 20nm左右,這時仍可為(wei) 網絡提供較大的帶寬,而與(yu) 此同時,對濾波器和激光器性能要求卻大為(wei) 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(ye) 務有了更大的靈活性,由於(yu) 有很寬的波帶可供通信之用,我們(men) 就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業(ye) 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(hui) 大量采用這種全波光纖。
人類追求高速、寬帶通信網絡的欲望是永無止境的,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(ye) 界的關(guan) 注,它的諸多優(you) 點已被通信業(ye) 界廣泛接受。
多模光纖
隨著千兆以太網的建立,以太網還將從(cong) Gbps向10Gbps的超高速率升級,通信技術的不斷進步,大大促進了多模光纖的發展。多模光纖的中心纖芯較粗(50或62.5μm),可傳(chuan) 多種模式的光。常用的多模光纖為(wei) :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(wei) 世界光纖通信技術將逐步轉向縱深發展,並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(cong) 而使多模光纖的市場份額持續上升。
光子晶體(ti) 光纖
光子晶體(ti) 光纖(photoniccrystalfiber,PCF)是由ST.J.Russell等人於(yu) 1992年提出的。對石英光纖來說,PCF的結構特點是在其中間沿軸向均勻排列空氣孔,這樣從(cong) 光纖端麵看,就存在一個(ge) 二維周期性的結構,如果其中一個(ge) 孔遭到破壞和缺失,則會(hui) 出現缺陷,利用這個(ge) 缺陷,光就能夠在其中傳(chuan) 播。PCF與(yu) 普通單模光纖不同,由於(yu) 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(hui) 有廣泛的應用。
PCF引人注目的一個(ge) 特點是,結構合理,具備在所有波長上都支持單模傳(chuan) 輸的能力,即所謂的"無休止單模"特性(endlesslysingle-mode),這個(ge) 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(yu) 孔間距之比必須不大於(yu) 0.2。空氣孔較大的PCF將會(hui) 與(yu) 普通光纖一樣,在短波長區會(hui) 出現多模現象。
PCF的另一個(ge) 特點是它具有奇異的色散特性。現在人們(men) 已經在PCF中成功產(chan) 生了850nm光孤子,預計將來波長還可以降低。此外,有些企業(ye) 已經研究出新的光子晶體(ti) 光纖,一種是中空的"空氣波導光子能帶隙晶體(ti) 光纖"(air-guidingPhotonicBandgapFiber),此晶體(ti) 光纖的纖芯是中空的,利用空氣作為(wei) 波導,使光可以在特殊的能帶隙中傳(chuan) 輸。另外一種是"雙包層高數值孔徑摻鐿晶體(ti) 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,另外由於(yu) 該光纖具有光敏性,還可以在它上麵刻寫(xie) 光纖光柵。
聚合物光纖
目前通信的主幹線已實現了以石英光纖為(wei) 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。由於(yu) 石英光纖的纖芯很細(6?10μm),光纖的耦合和互接都麵臨(lin) 技術困難,因為(wei) 需要高精度的對準技術,因此對於(yu) 距離短、接點多的接入網用戶是一難題。
而聚合物光纖(polymeropticalfiber,POF)由於(yu) 其芯徑大(0.2?1.5mm),故可以使用廉價(jia) 而又簡單的注塑連接器,並且其韌性和可撓性均較好,數值孔徑大,可以使用廉價(jia) 的激光源,在可見光區有低損耗的窗口,適用於(yu) 接入網。聚合物光纖是目前FTTH工程中最有希望的傳(chuan) 輸介質。
聚合物光纖分為(wei) 多模階躍型SI-POF和多模漸變型GI-POF兩(liang) 大類,由於(yu) SIPOF存在嚴(yan) 重的模式色散,傳(chuan) 輸帶寬與(yu) 對絞銅線相似,限製在5MHz以內(nei) ,即便在很短的通信距離內(nei) 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(chuan) 輸的帶寬在100m內(nei) 可達2.5Gbps以上,近年來,GIPOF已成為(wei) POF研究的主要方向。
即使光纖技術發展快速,但是光纖在光通信應用中還有許多問題有待解決(jue) ,例如:色散與(yu) 彌散、有限色散和小色散斜率、負色散、偏振模色散、非線性、大芯區有效麵積彎曲損耗、綜合優(you) 化麵臨(lin) 的矛盾、有效麵積與(yu) 色散斜率、負色散與(yu) 損耗等,所以,我們(men) 還是必須不斷進行技術創新,不斷解決(jue) 遇到的難題,相信隨著時代的推移,光纖技術將會(hui) 更上一層樓。
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