Page 25 - 网络电信2018年6月刊上

光 通 信

[1]
（1）式 进行计算： 表1：低损耗大有效面积单模光纤主要性能参数
logη=K 0 +K F Δ F +K Ge Δ Ge (1)
式中，η为掺杂后玻璃的粘度，Δ F 和Δ Ge 分别为掺杂F和
GeO 2 后玻璃的相对折射率差。K 0 为纯二氧化硅粘度的对数，
与温度相关，K F 和K Ge 是假定与温度无关的常数，其计算公式 [1]
如（2）、（3）、（4）式：

(2)

(3)

(4)

[1]
根据文献 ，1700～2000℃时，K F =1.5，K Ge =-0.5。
为了降低光纤损耗，纤芯中应尽量减少掺杂物的种类
和掺杂剂的浓度，我们设计的大有效面积光纤纤芯中单掺
GeO 2 ，其粘度的对数为：logη core =K 0 +K Gecore +Δ Gecore 。此外由
于在给定Δ的情况下，内包层折射率越低，相应的芯层折射
率也越低，即GeO 2 的掺杂浓度可减少，从而进一步降低光纤
的瑞利散射，达到降低衰减的目的。光纤内包层中单掺F，
其粘度的对数为：logη clad =K 0 +K Fclad +Δ Fclad 。经过优化设计，
纤芯折射率为1.4606，内包层折射率为1.4564，logη clad -
[3]
logη core =(K 0 +K Fclad Δ Fclad )-(K 0 +K Gecore Δ Gecore )=0.02,芯包层粘度基 Merit，FOM），其计算公式 如下：
本接近一致。
相对于常规的G.652光纤，大有效面积单模光纤芯径的增大 (6)
和Δ的减小会导致光纤微弯损耗[2]的增加，如（5）式：
(5) （6）其中A eff 、α、n 2 和L eff 分别为大有效面积光纤的有效
面积、衰减系数、非线性折射率和有效长度，A eff,ref 、α ref 、
其中γ为由微弯引起的损耗，N为单位长度上平均高度 n 2,ref 和L eff,ref 分别为参考光纤的有效面积、衰减系数、非线性折
（h）的隆起数，b为涂覆光纤的外径，a为纤芯半径，Δ为芯包 射率和有效长度。
相对折射率差，E f 和E分别为裸光纤和涂覆层的弹性模量。 以常规G.652光纤作为参考光纤，其在1550nm的有效面积典
2
根据公式（5），大有效面积单模光纤的微弯损耗是G.652 型值A eff,ref =80μm ，衰减典型值为α ref =0.20dB/km，锗硅纤芯光
-20 2
光纤的5倍左右。由于受到光纤标准的限制，光纤的涂覆外径b 纤非线性折射率=2.2-2.3×10 m /W，有效长度根据公式（7）
[4]
和裸光纤的弹性模量E f 无法调整。因此只能降低涂覆层的弹性 ：
模量E（主要是内涂层的弹性模量），从而减小微弯损耗。因此 L eff ≈10·log 10 (e)/α （7）
大有效面积光纤选择抗微弯性能更好的光固化树脂，其弹性模 计算可得L eff,ref =21.17km。大有效面积光纤1550nm的有效面
2
量为0.69Mpa。 积A eff =130μm ，衰减系数α=0.182dB/km，锗硅纤芯非线性折射
-20 2
率n 2 =2.2-2.3×10 m /W，有效长度L eff =23.86km。以80km长的
三、低损耗大有效面积单模光纤的制造 跨段进行通信链路研究，链路FOM贡献为2.23dB。
低损耗大有效面积单模光纤预制棒采用VAD+OVD全合成法制
造，该工艺整合了VAD对预制棒结构和尺寸的精确控制和OVD沉 四、结束语
积效率高、成本低的优点。 目前在各种调制解调技术的支持下，色散和偏振不再是长
通过光纤拉丝工艺的优化控制，将预制棒拉制成光纤后， 距离传输的根本难题，而信噪比和非线性将是影响传输距离的
各项指标满足ITU-TG.654（2016）中G.654B、G.654.D和G.654. 最大因素。对于通信光纤来说，就需要降低衰减和增大有效面
E要求，右上表1为大有效面积单模光纤主要性能参数。研制的 积。低损耗大有效面积光纤能够有效降低大容量光纤传输的非
光纤在1550nm的有效面积达到130μm2，衰减系数为0.182dB/ 线性效应，允许更大的入纤功率。相对于G.652光纤，低损耗大
km。将光纤在Φ60mm的芯轴上绕100圈，测得光纤在1625nm的宏 有效面积单模光纤可提升传输距离，有效提高通信链路的系统
弯损耗为0.013dB。 设计冗余。
为了评价低损耗大有效面积光纤在高速大容量通信系统中 本文从100Gb/s和超100Gb/s光通信系统对光纤的要求出
给光信噪比带来的优势，通常引入光纤品质因数（Figure of 发，并基于低成本、大规模制造的理念，通过芯包层粘度匹配

32 网络电信 二零一八年六月