1 概述
隨著密集波分複用DWDM技術、摻鉺光纖放大器EDFA技術和光時分複用 OTDM技術的發展和成熟，光纖通信技術正向著超高速、大容量通信系統發 展，並且逐步向全光網絡演進。採用光時分複用OTDM和波分複用WDnm相結合的試驗系統，容量可達3Tb/s或更高；時分複用TDM的10Gb/s系統和與WDM相結合的32×10Gb/s和160×10Gb/s系 統已經商用化，TDM40Gb/s系統已經在實驗室進行試驗。在如此高速率的DWDM系統中，開發敷設新一代光纖已成為構築下一代電信網的重要基 礎。要求新一代光纖應具有所需的色散值和低色散斜率、大有效面積、低的偏振模色散，以克服光纖帶來的色散限制和非線性效應問題。
光纖是光信號的物理傳輸媒質，其特性直接影響光纖傳輸系統的帶寬和傳輸距離，目前已開發出不同特性的光纖以適應不同的應用。目前常用的光纖種類有常規單模光纖G.652、色散位移光纖G.653和非零色散位移光纖G.655，這些光纖 的低損耗區都在1310～1600nm波長範圍內。色散位移光纖主要為1 550nm頻段的單一波長高速率傳輸研製的；非零色散位移光纖，它包括大有效面積光纖 LEAF、色散平坦光纖DFF、全波光纖ALL Wave等，真波光纖對波長窗口、色散和PMD特性做了優化，使之適宜1550nm頻帶上高比特率 DWDM傳輸，朗訊的另一種非零色散位移光纖全波光纖消除了1380nm處的水峰，為大城市METRODWDM應用做了優化；CorninG公司的LEAF光纖，對抑制非線性效應有獨到之處。影響光纖傳輸的傳輸距離和 傳輸性能的關鍵性因素之一是色散，另一個影響傳輸系統尤其是DWDM系統 指標的重要因素是光纖的非線性，它們對於不同類型光纖的傳輸性能有決定性 的影響，特別是WDM系統的傳輸性能。
無論是核心網還是接入網，目前主要應用的還是G.652光纖。在核心網中新建線路已開始採用G.655光纖，在接入網中已開始應用光纖帶光纜。光纖的選型是波分複用系統設計中很重 要的一個問題。過去由於技術的限制光纖只有少數的幾種，同時我國已埋設的 光纖幾乎都是常規單模光纖，選型問題就不那麼重複。現在新型光纖越來越多 。在設計波分複用系統和進行傳輸網建設時，光纖的選型就十分重要。本文在介紹新一代光纖發展情況的基礎上，分析了非線性效應對WDM傳輸的影響、G.655和G.652光纖在未來傳輸網上的應用，對兩種光纖上進行ＷD Ｍ傳輸的優缺點進行分析。
2 光纖技術及新進展
2.1 G.652單模光纖
G.652單模光纖在C波段1530～1565 nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22psnm·km，系統速率達到2.5Gbit/s以上時，需要進行色散補償，在10Gbit/s時系統色散補償成本較大，它是目前傳輸網中敷設最為普遍 的一種光纖。
2.2G.653色散位移光纖
G.653色散位移光纖在C波 段和L波段的色散一般為－1～3.5psnm·km，在1550nm是零 色散，系統速率可達到20Gbit/s和40Gbit/s，是單波長超長 距離傳輸的最佳光纖。但是，由於其零色散的特性，在採用DWDM擴容時， 會出現非線性效應，導致信號串擾，產生四波混頻FWM，因此不適合採用DWDM。
2.3G.655非零色散位移光纖
G.655非零色散位移光纖在C波段的色散為1～6psnm·km，在L波段的色散一般為6～10ps nm·km，色散較小，避開了零色散區，既抑制了四波混頻FWM，可採用DWDM擴容，也可以開通高速系統。LuCent公司和康寧公司的G.655光纖，分別叫做真波光纖和SMF-LSTM光纖。真波光纖的零色散點 在1530nm以下短波長區，在1549nm-1561nm的色散係數為 2.0-3.0ps／nm．km；SMF-LSTM光纖的零色散點在長波 長區1570nm附近，系統工作在色散負區，在1545nm的色散值為－1.5ps／nm．km。新型的G.655光纖可以使有效面積擴大到一般 光纖的1.5～2倍，大有效面積可以降低功率密度，減少光纖的非線性效應。國際上陸續又開發出了一系列新型通信單模光纖，如大有效面積非零色散位 移單模光纖包括康寧的LEAF和朗訊的TrueWaveXL、低色散斜率 光纖TureWaveRS、斜率降低的大有效面積非零色散位移單模光纖、色散平坦型非零色散位移單模光纖、以及斜率補償單模光纖等。
2.3.1大有效面積光纖和低色散斜率光纖
康寧Corning和郎訊還分別推出了LEAF和RS·TureWave光纖。它們都是第二代的非零色散位移光纖。LEAF光纖將光纖的有效面積Aeff從常規的50μm2增加到72μm 2，增加了32％。有效面積代表在光纖中用於傳輸的光功率的平均面積，因 而大大地提高光纖中SBS、SRS、SPM、XPM等非線性效應的閾值。從而使系統具有更大的功率傳輸能力。它可以承載更大功率的光信號，這意味 著可以實現更多的波長通道數目、更低的誤碼率、更長的放大間距和更少的放大器。所有這一切都意味 著擁有更大的容量和更低的成本。
RS－TureWave光纖的最大優點是 色散斜率小，僅為0.045ps／nm2·km。小的色散斜率和色散係數意味著大的波長通道數目、高的單通道碼率，同時它還可以容忍更高的非線性 效應。這也意味著更大的容量和更低的成本。
2.3.2無水峰光纖
朗訊公司 發明的全波光纖ALL－waveFiber消除了常規光纖在1385nm 附近由於氫氧根離子造成的損耗峰，損耗從原來的2dB／km降到0.3dB／km，這使光纖的損耗在1310～1600nm都趨於平坦。其主要方 法是改進光纖的製造工藝，基本消除了光纖製造過程中引入的水份。全波光纖 使光纖可利用的波長增加100nm左右，相當於125個波長通道100GHz通道間隔。全波光纖的損耗特性是很誘人的，但它在色散和非線性方面沒 有突出表現。它適於那些不需要光纖放大器的短距離城域網，可以傳送數以百 計的波長通道。當可用波長範圍大大擴展後，容許使用波長精度和穩定度要求 較低的光源、合波器。分波器和其他元件，使元器件特別是無源器件的成本大 幅度下降，降低了整個系統的成本。康寧公司的METROCorTM光纖，消除了1380nm的水峰，其零色散波長在1640nm波長附近，也對色散特性負色散做了優化，使得其特別適宜於低成本的城域WDM系統。
3 光纖非線性對傳輸的影響
非線性效應會造成一些額外損耗和干擾，惡化系統的性能。WDM系統光功率 較大並且沿光纖傳輸很長距離，因此產生非線性失真。非線性失真有受激散射 和非線性折射兩種。其中受激散射有拉曼散射和布里淵散射。以上兩種散射使入射光能量降低，造成損耗。在入纖功率較小時可忽略。同樣，在入纖功率較小時，光的折射率與光功率無關，但功率較高時，需考慮非線性折射。非線性 折射有以下幾種：四波混頻FWM、交叉相位調製XPM、自身相位調製SPM。其中四波混頻效、交叉相位調製應對系統影響最嚴重。因非線性效應是非 常複雜的一個問題，在此不贅述。
4 G.652與G.655光纖在未來傳輸網上的應用
目前用於傳輸網建設的主要光纖只有三種，即G.652常規單模光纖、G. 653色散位移單模光纖和G.655非零色散位移光纖。而其中的G.65 3光纖除了在日本等國家的幹線網上有應用之外，因其在開通WDM系統時會引起FWM等非線性效應，要開通WDM系統只有採取不等距波長間隔、減小 入纖光功率等以犧牲系統性能為代價，在我國的幹線網上幾乎沒有應用，雖然這類光纖在開通TDM高速率系統方面有優點，但在基於WDM系統的全光網的發展過程中，該類光纖並不具有優勢，也不建議使用。
這樣，真正可以用於 骨幹網乃至城域等應用的光纖只有G.652和G.655光纖兩種，雖然在 G.655光纖中又有多類產品，但目前對於這兩種光纖在未來傳輸網中的應用又存在著許多不同看法。
通常G.652單模光纖在C波段1530～15 65nm和L波段1565～1625nm的色散較大，一般為17～22ps／nm·km。在開通高速率系統如10Gb/s和40Gb/s及基於單 通路高速率的WDM系統時，可採用色散補償光纖來進行色散補償，色散補償 光纖DCF具有負色散斜率，可補償長距離傳輸引起的色散，使整個線路上1 550nm處的色散大大減小，使G.652光纖既可滿足單通道10Gb／s、40Gb/s的TDM信號，又可滿足DWDM的傳輸要求。但DCF同 時引入較大的衰減，因此它常與光放大器一起工作，置於EDFA兩級放大之間，這樣才不會佔用線路上的功率餘度。DWDM波長範圍越寬，補償困難越大，當位於頻段中心的波長補償好時，頻段低端的波長過補償，高端的波長則欠補償，目前一些設備廠商正在研製色散斜率補償，這種補償方式就會使得一 定波長範圍內的光信號都得到均勻的補償，對於多通路的WDM系統有很大好處。
G.655光纖的基本設計思想是在1550nm窗口工作波長區具有合理的較低的色散，足以支持10Gb/s的長距離傳輸而無需色散補償，從而節省了色散補償器及其附加光放大器的成本：同時，其色散值又保持非零特性，具有一起碼的最小數值，足以抑制非線性影響，適宜開通具有足夠多波長的WDM系統。初步研究結果表明，對於以10Gb/s為基礎的WDM系統，儘管G.655光 纜的初始成本是G.652光纜的1.5～2倍，但由於色散補償成本遠低於G.652光纖，因而採用G.655光纜的系統總成本大約可以比採用G. 652光纜的系統總成本低30％～50％。第二代的G.655光纖——大 有效面積的光纖和小色散斜率光纖也已經大規模應用，前者具有較大的有效面 積，可以更有效地克服光纖非線性的影響；後者具有更合理的色散規範值，簡 化了色散補償，更適合於L波段的應用。兩者均適合於以10Gb/s為基礎 的高密集波分複用系統。從技術實現的角度來看，G.652光纖和G.655光纖對於單通路速率為2.5Gb/s、10Gb/s的WDM系統都適用，根據設備製造商的系統設計不同，均可達到較好的性能。對於通路非常密集 的WDM系統，G.652光纖對於非線性效應的抑制情況較好，而G.655光纖對於FWM等非線性效應的抑制較差，此時僅從性能角度來看，G.652光纖具有較大的優勢。綜合這兩種光纖應用的成本來看，採用G.652 光纖開通基於2.5Gb/s的WDM系統是最經濟的選擇，對於基於10Gb/s的WDM系統需要進行色散補償，常用的方法是使用色散補償光纖，這不可避免地要增加系統成本，而G.655光纖開通基於10Gb/s的WDM系統時也需要進行少量的色散補償，但色散補償成本相對較低。對於新一代光纖的選型，需進一步考慮技術優勢、光纖成本及色散補償成本等方面的綜合 因素，以便根據不同的應用選用最佳的光纖種類。我們不難得出以下結論：
- 對於基於2.5Gb/s及其以下速率的WDM系統，G.652光纖是一種最佳選擇；
-對於基於10Gb/s及更高速率的WDM系統，G.652和G.655光纖均能支持； -對於通路非常密集的WDM系統，G.652光纖承載的系統在技術上有較好的優勢，在考慮光纖選型時應綜合性能及成本等多方面因素。
-對於城域網中的光纖選型，新一代的無水峰光纖因擴大了可用光譜，顯示出很獨特的優勢。
5 總結
傳輸網上常用的光纖種類主要有G.652、G.653和G.655三種，G.655光纖中的新型光纖最多，如低色散斜率光纖、大有效面積光纖、無 水峰光纖等，光纖種類的不斷增多對於我們來說有了更多的選擇，以便構築出 適於未來網絡發展的光纖網絡，相信隨著技術的進一步發展，如何科學地選擇光纖類型、如何抑制光纖非線性效應對傳輸的發展會越來越明確，未來傳輸網 的建設也會為我們的生活帶來更多的方便與快捷。
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