Page 22 - 网络电信2021年12月刊下
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特 约 专 栏
式中,T为凯尔文度。 收。为了减小微弯损耗除了采用凹陷型包层外还需采用低模量
掺氯纤芯的粘度匹配光纤也可通过梯度折射率分布纤芯的 的光纤内涂层。
设计来实现。 Olshansky提出一个唯象学模型, 按此模型, 光纤的微弯损耗可
本文所揭示的在纤芯区域中掺杂高水平的氯的技术对于制 由下式表示:
造低损耗光纤提供了明显优势。氯是通过起到降低密度波动作
用、而不增加纤芯区域内的浓度波动从而导致低瑞利散射损耗 (16)
的掺杂剂。
G.654.E光纤为降低非线性效应的损害需有大有效面积, 而 式中 , N 为单位长度平均高度 h 的碰撞数 ,a 为纤芯半径 ,
由于光缆截止波长的限制,当有效面积增大时,光纤的宏弯损 b 为包层半径 ,Δ 为纤芯相对折射率 ,E f 为光纤杨氏模量,E 为
耗和微弯损耗会增大,研究表明,在包层中设置凹陷型或沟槽 光纤内涂层杨氏模量。由此可见,减小微弯损耗除了必须采用
型折射率分布层可以在保证光缆截止波长小于1530nm的同时减 凹陷型包层以提高 Δ 值外,还必须采用低模量的光纤内涂层。
小光纤的宏弯损耗。凹陷型包层可以使光场的集中度提高,从 光纤内涂层的低模量对于减小大有效面积光纤的微弯损耗是一
而在光纤弯曲时光纤尾场不溢出光纤。鉴于氟离子能显著降低 个非常重要的因素。因为柔软的内涂层可以缓冲外力对光纤的
石英玻璃的折射率而不致引起损耗增加的特性,因而通过掺氟 扰动,从而有效改善光纤的抗微弯性能。
来形成折射率下陷包层成为当今光纤设计和制作工艺的首选。 4.超级信道 (Supper Channel)
目前的长距离光纤中的DWDM包含几十个频段,相邻频段之
间留有一定间隔以防止串扰。如果这些缓冲频段可以缩短甚至
图 11 环沟形下陷包层折射率分布光纤
省略,那么一根光纤中就可以容纳更多的频段,实现所谓的超
级信道系统(Supper Channel),这一系统中,信号在光纤中
的全频段上传输。这样的方案可以将数据传输速率在现有基础
上约可提高30%。
通过发射端频谱整形,在频域或者时域中理想情况下引入
零代价的子信道间干扰(ICI)或者(ISI),可以更接近香农的
极限。其实现的两种技术分别称作光OFDM和Nyquist WDM。两者
的频谱如图12所示。光OFDM是指在时域内传输矩形脉冲,其理
想的符号间干扰(ISI)为零;而其频谱是矩形脉冲的富里哀变
换为Sinc函数, 频域内Sinc函数形状的多个子载波虽然重叠,
因其正交性,可以无损伤分解各个信号。Nyquist WDM则频域
内为矩形,其理想的信道间干扰(ICI)为零;而时域各个载波
环沟形下陷包层折射率分布光纤(Trench-assisted Fiber) 通道则为Sinc函数信号。这两种技术成为了目前组建超级信道
如图11所示,这类光纤在包层区设置的与包层折射率差较 (Supper Channel)的首选。
大的环沟形折射率下陷区,可以提高光场在纤芯的集中度
(confinement)。从其折射率剖面可见,这里有两个导光界 图 12 光 OFDM 和 Nyquist WDM 频谱图
面,一个是纤芯-包层界面,纤芯折射率大于包层折射率,构
成可实现全内反射的导光界面,由于单模光纤中的基模光强呈
高斯型分布,故而此界面为光纤的主要导光界面,将光场的绝
大部分光功率限制在纤芯内。另一个是环沟形下陷包层与包层
的内界面,这里,包层折射率大于掺氟的环沟形下陷包层折射
率,构成了第二个可实现全内反射的导光界面。这个界面有效
地限制单模光纤中HE 11 基模的光场尾场,减小模场直径。尤其是
在光纤弯曲时,环沟形下陷包层形成了一个阻碍尾场逸出光纤
的壁垒它能有效地阻碍尾场逸出光纤包层,从而大大地减小弯
曲损耗。另外,在环沟形下陷包层与包层的外界面,这里,环
沟形下陷包层折射率小于包层折射率,从而构成了折光界面。 5. 香农极限理论(Shannon Limit Theorem)
在这一界面上,一部份光被反射回来,一部分光则被折射出 一个信道系统容量的概念最早由信息论先驱, Bell Lab.的
去,造成损耗。但到达这一界面的光功率祗有总功率的十万分 克劳德.香农(Claude E. Shannon)于1948年提出在一个加性高
之几, 影响甚微。 斯白噪声(AWGN)的通道中,能够可靠传送信息的信号速率上
微弯损耗是由于光纤在成缆工艺不当或敷设过程中产生的 限,换句话讲就是指在信息速率小于香农的理论极限时,可以
一系列非常小的弯曲半径引起纤芯的高频纵向扰动,从而使纤 通过复杂有效的调制和信道编码实现可靠传输,其适用的前提
芯中的导模功率耦合成为包层中的高阶模式,然后为涂层所吸 是有限的输入功率且噪声方差不为零。其基本的关系由下面的
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