光纤技术及其发展趋势转载自网络
1.美国出现新兴网络运营公司
从1996年开始，美国出现了一批新型通信网络运营公司，在全国范围内利用专用线路大规模建设光纤网络，其目的很明显，就是利用现有的路由提高自身的网络运营能力和价值。这些公司包括Level3，Qwest，Pathnet，Enron和PF.Net。其中PF.Net原是天然气公司，利用其天然气管道和石油管道资源拥有的57000km路由，初期准备建立15000km光纤网，价值2亿美元。全程全部采用朗讯科技的G.655真波光纤，第一阶段工程计划于2000年第一季度完成。近一两年在美国新兴的以经营IP业务为主的电信公司正掀起新一轮大规模建设光纤网的高潮，仅全国性的新建长途网就达6个，计划新敷设的光纤路由约20万km。其动因主要是数据业务，特别是IP业务的爆炸式增长以及市场开放和竞争的加剧，造成核心网络的容量再次成为紧缺商品。而且这种大规模建设正逐渐从长途网向中继网和接入网延伸，这就使得光纤芯数明显增加。在美国，各新兴运营公司的干线网络芯数为144芯到288芯，而接入光纤网更达到864芯。然而，采用电时分复用系统的扩容潜力己尽，而光纤的全部可用带宽仅仅利用了不到1％，为满足将至的而且不断增长的带宽需求，WDM已成为必然选择，以大幅度提高系统的传输容量，充分利用光纤的巨大带宽资源。！
目前400Gbit／s（40×10 Gbit／s）系统已经投入商业使用，而且朗讯科技贝尔实验室已经成功地实现了在300km真波光纤上传输32Tbit／s的实验（80×40 Gbit／s），创造了长距离传输总容量最高的世界记录，揭示了波分复用技术的巨大发展潜力。正是这种需求和技术的发展，为新一代光纤提供了舞台。现在的新兴网络公司在长途建设方面统一采用新一代的非零色散位移光纤（NZDF），特别是低色散斜率色散平坦光纤，如美国的Qwest和Pathnet公司，欧洲的Global Crossing和Viatel，南美的Impsat都采用了朗讯科技的真波RS光纤。在城域网建设方面，北美和欧洲都在大规模敷设全波光纤（文中将详细介绍），其目的主要是为了转售光纤或波长，上述各个网络公司以及电力系统公司将自己网络中的光纤／波长出租或者出售给需要的运营公司及大用户。
2.中国紧跟世界步伐
中国已经走上了美国4年前的发展道路，国家下决心打破通信网络的垄断，大量新兴光纤网络公司出现（如网通等），全国正值大规模光缆敷设的前夕。当前，随着Internet的普及、IP的迅猛发展、CATV业务的拓展，以及网上购物逐步走向现实和商务对商务（B2B）通信业务需求的不断攀升，光纤的数量将远远不能满足使用的要求，于是资金大量投向光纤通信网络，电力、铁路、公路的路由必将成为争夺的对象。中国电力系统漫长优质的电力传输网将具有不可估量的价值。当前高芯数ADSS光缆的实际应用（朗讯科技为配合电力光传输网的发展，已开发并具备了864芯ADSS的生产能力，而且432芯ADSS光缆已经在电力杆塔上实际应用）再加上新一代光纤（非零色散位移光纤和全波光纤），为中国的电力光缆网络的建设提供了优质的选择。 二、新一代光纤1.全波光纤
对于城市本地网来说，通信业务不断增加，尤其是数据业务需求的增大，使得城市光环需要有更大的传输带宽，以迎接语音、图像、数据三网合一时代的到来。对于长途干线，近来发展的G.655光纤可在长距离、高速率的波分复用系统中提供极好的传输特性。在校园网、企业网的建设中，不断有新型的多模光纤产生，适用于千兆比以太网，如朗讯科技公司的LazrSPEED多模光纤的带宽可达10 Gbit／s。这样，传统的城市网络就成了信息传输瓶颈。为扩大城市网络的带宽，在城市光环中使用波分复用技术也成为一种趋势。复用波长信道越多、带宽越大，可提供的业务种类就越多。
对于提供传输的物理层光纤来说，传统的G.652光纤目前应用的窗口为两个低损耗窗口，即1310nm和1550nm波长窗口，但由于1385nm波长有一衰减水峰，因此目前此窗口尚未应用。朗讯科技于1998年6月4日宣布了光纤史上的一个突破，即全波光纤的诞生。全波光纤开辟了一个新的光通信窗口，可为世界范围的网络服务商提供更高性能价格比的服务能力。
（1）全波光纤的优势
1350～1450nm波段由于水峰的存在而尚未使用，朗讯科技通过一种全新的生产过程，几乎完全取消了引入光纤的OH离子（OH离子导致1385nm左右波长区的衰减比周围大得多），从而开创了前所未有的位于1350～1450nm的光谱窗。全波光纤在其生产过程中几乎完全消除了OH离子，从而消除了水峰，使光纤的可应用波长范围达到1280～1625nm。朗讯科技开发了以前未利用的光纤频谱区域，给市场带来了具有革命性意义的新型光纤产品。全波光纤可提供比现在普通单模光纤超出100nm的有效波长范围，至少是常规光纤使用波段的1.6倍。另外朗讯科技第一个承诺通过全波光纤在新的波段发展WDM系统。此种光纤与朗讯的WDM系统相结合可使本地服务商达到同时传送数百个波长的高效数据能力。
全波光纤是一种匹配包层光纤，其在1310nm与1550 nm波段的性能是完全一样的。但与传统的单模光纤相比，全波光纤具有下列不可比拟的优势。
①更多的波长
全波光纤可以提供从1280～1625nm的完整传输波段，为DWDM系统提供的波长至少超过常规光纤的60％。全波光纤除去了水峰损耗，开辟了以前不能利用的1350～1450nm窗口，这使服务商可以用全波光纤提供高速数据服务，如多媒体、Internet和点播电视。
②对高速率传输有更长的非色散补偿距离
在1400nm波段，全波光纤的色散只有常规光纤在1550nm波段的一半以下，这可使信号无补偿传输距离增加一倍以上。全波光纤不只提供更多的波长，而且对高速信号（10Gbit／s）在1400nm区域具有很小的色散。利用全波光纤，在1400nm区域10Gbit／s信号的无色散补偿距离可比常规光纤在1550nm窗口长几倍以上。
③一根光纤上同时存在多种服务
全波光纤可在光纤波段的一个区域传输模拟视频信号，同时在另一个波段传输高速率信息（可达10 Gbit／s），而在另外一个波段传输低速率WDM信息。
④新的网络管理能力
不同的服务类型可以组合在一起，分配到某个最适合的波段。由管理系统为特定业务服务，好像它们运行在不同的光纤系统，实际却是一个光纤类型，这样很方便经济。
⑤低运行成本
利用全波光纤，WDM信号可在很宽的波段上传输，减少了放大器和色散补偿装置的使用。朗讯科技的全波光纤为以上传输新理念提供了最好的工具。传统视频设备为模拟形式，占用1310nm或1550nm波长。在进行业务拓展时，由于模拟信号功率大，为防止信道间干扰，其它语音数据信号只能在1310nm或1400nm传输。传统的单模光纤只有1310nm和1550nm两波长窗口，而1310nm由于零色散的原因不能进行波分复用，那么要传输多路数据信号（包括数据压缩图像）和语音信号，只能再加一根光纤，使系统造价增加。但如果使用全波光纤，它的高带宽增加了1400nm的波长窗口，则只需一根光纤即可解决问题。从1310nm到1610nm，采用粗波分复用（CDMA），波长间隔20nm，1550nm传输模拟视频信号，1400nm窗口利用低色散特性的优点传输高速数据或语音，而且由于在接入网里距离较短，不需双向光放大器，不同类别信号可进行双向传输（1310nm传反向信号），从而实现网络的交互性。此种组网方式所使用的光传输设备由于使用了粗波分复用，成本会有所降低，并且减少了光纤的使用量，体现了全波光纤的增值潜力。
（2）全波光纤演示系统
朗讯公司曾在大型国际通信会议上展出过两套全波光纤系统，一套是小型展示，另一套在圣地亚哥展出，利用全波光纤实现了三网合一（语音、图像、数字）。
此套小型的全波光纤演示系统是为全球用户设计的便于运输的演示系统。主要包含有1400nm传送的一个10 Gbit／s的波分复用信道，1550nm传送图像，也就是说，高速基带数字信号与模拟有线电视信号在同一根光纤上传输。系统的具体说明如下：如图1所示，此系统在全波光纤上应用1.4μm和1.5μm两个窗口。图像源（如DVD和盒式磁带录像机）所发出的信号去调制1550nm波长的光发射机，光信号用掺饵光纤放大器来放大（因其在1530～1565nm具有增益平坦性）。1400nm分布反馈式（DFB）激光器所发出的光被速率为10Gbit／s的伪随机二进制系列码（PRBS）信号所调制。或者2.5Gbit／s伪随机二进制系列码信号经电复用卡复用成10 Gbit／s后调制1400nm的光。调制后的1.5μm信号与1.4μm信号通过薄膜滤波器（TFF）合波器件后复用到全波光纤上。此处采用粗波分复用，此技术可使光源及薄膜滤波器的需求精度降低，成本降低。
传输20～40km（无需光放）后，薄膜滤波器把两波长的光解复用。CATV光接收机接收1550nm波长的光信号后，解调制成电信号，通过同轴电缆到达电视机，电视机即可播放节目。对于1400nm信号，由10Gbit／s光接收机接收，得到最终的10Gbit／s电信号，经同轴电缆传到收端，如发端为2.5 Gbit／s信号，则再经电解复用卡解复用。
以上介绍的是全波光纤的小型演示系统。大型的全方位全波光纤系统在新泽西的贝尔实验室。对于较长距离的传输，使用对应不同波长的放大器。主要用1550nm和1400nm窗口进行图像及数据的传输，客户机与服务器之间的通信使用1310nm与1400nm互相收发。此系统真正通过全波光纤的传输实现了三网合一，在2000年2月圣地亚哥的国际会议上引起了极大的轰动。
宽带、高速的交互式网络是未来网络的新要求。全波光纤在目前带宽需求成指数增长的情况下为您提供本地网络设计的最佳方案，是适应现在及将来的功能强大、高度灵活的光纤产品。
2.非零色散位移光纤
目前的公用电信领域几乎由单模光纤一统天下，然而，随着光纤网容量需求的迅速增长，时分复用传输速率已经增长到10 Gbit／s。波分复用技术也开始应用，无再生传输距离也随着光纤放大器的引入而迅速延长。面对这种超高速、超大容量、超长传输距离的新形势，传统的色散位移单模光纤（称为G.652光纤）已暴露出力不从心的态势，开发新一代的干线光纤已成为历史的必然，在这种情况下一种非零色散光纤——G.655光纤应运而生。其基本设计思想是在1550nm窗口工作波长区具有合理的较低色散，足以支持10 Gbit／s的长距离传输而无需色散补偿，从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本；同时，其色散值又保持非零特性，具有一个起码的最小数值，足以压制四波混合和交叉相位调制等非线性影响，适宜开通具有足够多波长的DWDM系统，同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。为了达到上述目的，可以将零色散点移向短波长侧或长波长侧，使之在1550nm附近的工作波长区呈现一定大小的色散值以满足上述要求。目前北美新敷设的干线光缆已放弃1652光纤和1653光纤，全部转向G.655光纤，而且第二代的G.655光纤——大有效面积的光纤和低色散斜率光纤也已经大规模应用。前者具有较大的有效面积，可以较有效地克服光纤非线性的影响；后者具有更合理的色散规范值，简化了色散补偿，更适合于C波段及L波段的应用。两者均适合于以10Gbit／s为基础的高密集波分复用系统，代表了干线光纤的最新发展方向。在这种形势下，中国信息产业部电信研究院韦乐平副院长建议，中国东部高业务量地区的新建光缆路由也应不失时机地停止采用G.652光纤，并跨过第一代G.655光纤，直接转向第二代G.655光纤。
（1）真波®RSTM非零色散位移光纤
真波RS光纤是为优化高比特率DWDM系统的容量和费用优点而设计的。真波RS光纤减小了色散斜率，是朗讯科技非常成功的真波非零色散位移光纤家族的最新成员。它是由贝尔实验室开发的，主要是为了满足长距离不断增长的带宽要求，并能完全支持光放大、高比特率、DWDM传输系统的迅速发展。早期的DWDM系统工作在1540～1560nm波长范围，提供8或16信道。光放大器设计方面取得的最新进展已将工作区域扩展到1530～1565nm范围，并且每个信道10Gbit／s，共40个信道以上；实验室已经公布了工作在1565～1620nm范围的光放大器。光纤的发展不得不改向支持这些进步，尤其是要满足这些波长色散斜率的一致性。
色散是光纤的一种性质，它导致不同颜色的光传播速度不同，它对数字复用系统的影响既好又坏。太大的色散限制了高比特率信号在没有昂贵的色散补偿下的传输距离，大小的色散将导致邻近信号的干涉，产生串扰。理想的长距离光纤应该有足够大的色散以抑制串扰，足够小的色散以允许高比特率信号传输更长的距离，并且对于每一个波长应有相同的色散。在所有的单模光纤中，色散随波长而变，对于不同的光纤类型，色散随波长的变化曲线也不同。因此理想的光纤应有一个平坦的斜率（即对于所有波长，有相同的色散）。真波RS光纤非常接近这种理想光纤，与今天市场上的大多数非零色散位移光纤相比斜率减小了35％，与大有效面积非零色散位移光纤相比减少了甚至55％。
（2）真波RSTM光纤的特性
①每个10Gbit／s信道的费用更低
这是所有非零色散位移光纤的优点。它是由低色散以及随之而来的色散补偿开支的减少或消除而产生的。研究说明，在非零色散位移光纤上每多投资1美元，从工作在10Gbit／s的DWDM网络中的回报为3～5美元。
②能升级到每个波长40Gbit／s
这是所有非零色散位移光纤的另一个优点。由于高比特率系统不允许大多的色散，而传统光纤的高色散使之应用于每个波长40Gbit／s变得不符合实际。非零散位移光纤已经证明，在未来的一两年内，工作在40Gbit／s的商用系统将成为现实。
③在1530～1565nm波长范围有更好的性能和容量（第3窗口即C波段）
大有效面积非零色散位移光纤比真波RS光纤的色散斜率大，使得在1530nm的最低波长附近因色散太低而无法有效抑制串扰。这种光纤使色散在这一区域保持较低，从而避免了在波段的高端有太大的色散。依赖于传输设备的设计（功率水平、功率代价频道间隔以及其它因子），低色散限制了低波长的应用。真波RS光纤的低色散斜率，使在C波段的低端有较大的色散，而在高端保持在限制以内，因而能抑制各种传输设备的串扰，并且1530～1565nm范围内的波长都能使用。
④波长利用率更高
高色散斜率对于非零色散位移光纤色散补偿的费用有两个主要的影响：当长距离网络需要补偿时，用单一的补偿模块补偿所有的波段，必将导致一端的过补偿和另一端的欠补偿。因而，为了精确补偿，每一个波段应分为两个或更多的子波段，而使用更多不同的补偿模块会使费用增加。对于L波段的波长，加大有效面积非零色散位移光纤的色散值比真波RS光纤超出了60％，需要更多的色散补偿以及更昂贵的模块。
另外，传统光纤在1310nm处具有零色散，所以这一波段在DWDM系统中由于各波长问的串扰而不能利用占大多数非零色散位移光纤在这一波段有很高的负色散（约-16～-20ps（nm·km）），虽然在DWDM系统中可以应用，但严重限制了高比特率的传输距离。大有效面积非零色散位移光纤根本不能传输1310nm的信号。真波RS光纤适中的负色散（-9ps／（nm·km）使其能用于DWDM系统，并可在1310 nm处进行长距离传输。这正是真波RS光纤的“附加”价值。
⑤弯曲损耗低
大有效面积非零色散位移光纤有两个缺点：前面已经讨论了的高色散斜率，还有高弯曲损耗。这一弯曲损耗在所有波段都是重要的，并且在信号波长与网络管理波长都并存的1620nm范围是关键性的。真波RS光纤的低弯曲损耗使应用更加容易且安全，高波长更能得到利用。
总而言之，真波RS光纤继承了上一代真波光纤在费用及性能方面的优点（10Gbit／s可有效传输，并能改进至40Gbit／的。另外，在C波段（第3窗口）与L波段（第4窗口）与其它非零色散位移光纤相比具有更大的容量、更好的性能、更低的总体造价；使将来的DWDM系统能充分利用1310nm处的窗口；具有低弯曲损耗，使施工操作及处理更容易。
