Page 18 - 网络电信2021年12月刊下

特 约 专 栏

图 2 WDM 光纤通信系统示意图 图 4 单模光纤的材料色散 Dm

1993年开发了色散补偿光纤;
1999年G.656光纤1460-1625nm, S+C+L波段;
90年代末实现了80波长×40Gb/s的DWDM通信。 1.2 单模光纤中的波导色散D w
第三阶段单通道TDM系统和WDM系统的实验线路容量，如图 不同波长的光波有不同的V值和传播常数,它们在纤芯和包
3所示：图中,圆点为单波长TDM系统通信容量,方块为WDM系统通 层中能量分布是不同的,光波在纤芯和包层的相速是不同的(因n
信容量。由图可见，WDM系统对通信容量的巨大提升能力。 值不同),光波传输的群速是光波在纤芯和包层中按能量(光强)
分布的速度加权平均值,因此不同波长在光纤中的群速是不同
的, 这即构成了波导色散。
图 3 第三阶段单通道 TDM 系统和 WDM 系统的实验线路容量 1.3 单模光纤G.652的色散
单模光纤G.652的色散为材料色散和波导色散之和，由图5
可见，其零色散点移到1310nm波长处。

图 5 单模光纤 G.652 的色散

1.从G.652到G.656光纤的演进
第三阶段光纤及其应用系统的发展主要围绕着色散这一参
数展开，下面简单阐述光纤色散调节的历史演变。
单 模 光 纤 的 一 个 主 要 性 能 是 波 长 色 散 ( C h r o m a t i c
dispersion), 波长色散是指光源波谱中不同波长的分量在光纤
中的不同的群速而导致光脉冲的展宽。在单模光纤中，波长色 1.4 从G.652到G.653单模光纤的色散位移
由图6可见，单模光纤在1310nm处色散为零,损耗为0.33dB/Km;
散是由材料色散和波导色散两部分组成。
1.1 单模光纤的材料色散 而在1550nm处有最低损耗0.20dB/km,但色散较大为17ps/nm.km。
为在1550nm处得到零色散,通过光纤折射率剖面的设计来
（1）
改变波导色散,使光纤色散在1550nm处为零,如图6所示,从而使
（2） G.653光纤在1550nm波长上同时具有最小损耗和零色散。

（3） 图 6 G653 单模光纤的色散
式中t g ，N，D m 分别为光纤的群延时, 群折射率和材料色散
从式（2）可见，群折射率N的物理意义不仅包含了折射率
n的含义而且还体现了折射率的色散性质dn/dλ，它作为材料本
身的参量，以表征材料的光学性质。在一定光谱范围内的折射
率与群折射率通过上式建立了变换关系，除了真空之外，其他
色散介质中群折射率与折射率在任何波长处不可能相等，通常
是N>n,它们是两个完全不同的参数。
由图4可见,群折射率N在1300nm波长上有极小值,故其导
数、材料色散D M 在1300nm波长上为零。

18 网络电信 二零二一年十二月