光纤的研究现状及发展趋势_new.pptx

1、光纤的研究现状及发展趋势2/22/20241光器件技术与光纤技术的研究和发展：光器件技术与光纤技术的研究和发展：EDFA EDFA的发明：的发明：DWDM DWDM的出现：的出现：高速激光器的出现：高速激光器的出现：上述技术的应用导致光纤中高密度光能量，上述技术的应用导致光纤中高密度光能量，诱发非线性效应，影响传输质量。诱发非线性效应，影响传输质量。光纤技术的新突破。光纤技术的新突破。光通信技术发展：满足大容量、光通信技术发展：满足大容量、长距离、高速率要求。长距离、高速率要求。2/22/20242ITU-T有关光纤方面的标准 G.650 G.650 单模光纤相关参数的定义和试验方法；单模光纤

2、相关参数的定义和试验方法；G.651 50/125mG.651 50/125m多模渐变型折射率光纤光缆多模渐变型折射率光纤光缆 特性；特性；G.652 G.652 单模光纤光缆特性；单模光纤光缆特性；G.653 G.653 色散位移单模光纤光缆特性；色散位移单模光纤光缆特性；G.654 G.654 截止波长位移型单模光纤光缆特性；截止波长位移型单模光纤光缆特性；G.655 G.655 非零色散位移单模光纤光缆特性。非零色散位移单模光纤光缆特性。2/22/20243在在G.652G.652基础上：基础上：降低降低1383nm1383nm水峰，使水峰，使S S波段用于传输；波段用于传输；在在G.6

3、55G.655基础上：基础上：能得到不同色散、色散斜率及有效面能得到不同色散、色散斜率及有效面积组合，满足不同的传输系统。积组合，满足不同的传输系统。单模光纤发展方向单模光纤发展方向2/22/20244标准内容划分更加准确，标准内容划分更加准确，光纤几何参数的容差变小，光纤几何参数的容差变小，G.652光纤分成了三个子类，光纤分成了三个子类，对光纤光缆的对光纤光缆的PMD作了明确规定，作了明确规定，新增了新增了DGD的要求，的要求，非线性系数的研究，非线性系数的研究，对扩展波段光纤的研究。对扩展波段光纤的研究。G.652光纤标准的演进及未耒走向光纤标准的演进及未耒走向2/22/20245原标准

4、的目录内容：原标准的目录内容：“光纤特性光纤特性”、“工厂长度指标工厂长度指标”、“基本光缆段指标基本光缆段指标”。修改后标准的目录内容：修改后标准的目录内容：“光纤属性光纤属性”、“光缆属性光缆属性”、“链路属性链路属性”。标准内容划分更加准确标准内容划分更加准确2/22/20246“色散的纵向均匀性色散的纵向均匀性”光纤在某一波长上的局部色散值降光纤在某一波长上的局部色散值降到一个很小值，且这一波长又接近到一个很小值，且这一波长又接近WDM系统中的工作波长，此时将诱发系统中的工作波长，此时将诱发四波混频，影响传输质量。四波混频，影响传输质量。(该慨念正处于研究之中该慨念正处于研究之中)光纤

5、属性中提出的新概念光纤属性中提出的新概念2/22/20247传输系统的需求：传输系统的需求：光纤接头对光纤光纤接头对光纤MFD容差和纤芯容差和纤芯 同心度偏差的依赖；同心度偏差的依赖；PMD指标依赖于纤芯不园度。指标依赖于纤芯不园度。客观的可能性：客观的可能性：光纤制造技术的提高。光纤制造技术的提高。光纤几何参数的容差变小光纤几何参数的容差变小2/22/20248G.652光纤几何属性参数光纤几何属性参数原标准原标准新标准新标准MFD波长波长(nm)13101310标称值范围标称值范围(m)8.6-9.58.6-9.5容差容差10%0.7m包层直径包层直径标值值标值值(m)125.0125.0

6、容差容差(m)21芯同度偏差芯同度偏差最大值最大值10.8包层不园度包层不园度最大值最大值2.0%2.0%2/22/20249为适应于不同的传输系统，新标准将为适应于不同的传输系统，新标准将G.652光纤分成以下三个子类：光纤分成以下三个子类：G.652AG.652BG.652C其应用范围是：其应用范围是：G.652光纤分成了三个子类光纤分成了三个子类2/22/202410三个子类光纤的应用范围三个子类光纤的应用范围G.652A G.652A 主要用于主要用于 G.957 G.957接口标准的接口标准的SDHSDH传传输系统和输系统和G.691G.691带光放大带光放大单通道的单通道的STM-

7、STM-16SDH16SDH传输系统；传输系统；G.652BG.652B主要用于主要用于 G.957 G.957接口标准的接口标准的SDHSDH传传输系统和输系统和G.691G.691带光放大带光放大单通道单通道SDHSDH传输系传输系统及统及 G.692 G.692带光放大带光放大STM-64SDHSTM-64SDH的的WDMWDM传输传输系统；系统；2/22/202411三个子类光纤的应用范围三个子类光纤的应用范围G.652CG.652C（波长段扩展的非色散位移单模（波长段扩展的非色散位移单模光纤，又称为低水峰光纤）除了与光纤，又称为低水峰光纤）除了与G.652BG.652B光纤的适用范围

8、相同之外，这类光纤的适用范围相同之外，这类光纤允许光纤允许G.957G.957接口标准的传输系统使接口标准的传输系统使用在用在1360nm1360nm1530nm1530nm之间的扩展波段之间的扩展波段。2/22/202412 G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C主要技术指标主要技术指标(1)(1)2/22/202413G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C主要技术指标主要技术指标(2(2）2/22/202414G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C主要技术指标主要技术指标(3)

9、(3)2/22/202415典型的朗讯典型的朗讯G.652C光纤衰耗曲线光纤衰耗曲线2/22/202416G.652AG.652A、G.652BG.652B、G.652CG.652C主要技术指标主要技术指标(4(4）2/22/202417G.652B与与G.652A的不同之处：的不同之处：(1)、提出了、提出了L波段波段16XXnm处的衰减指标；处的衰减指标；(2)、因为传输速提高到、因为传输速提高到STM-64，所以对光缆的，所以对光缆的PMD指标提出要求。指标提出要求。G.652C与与G.652A、G.652B的不同之处：的不同之处：(1)、除、除L波段波段16XXnm处的衰减指标外，对处

10、的衰减指标外，对1383nm-1480nm波段中的某一波长处的哀减将作波段中的某一波长处的哀减将作要求。要求。三个子类光纤的差异三个子类光纤的差异2/22/202418 非所有子类都要求非所有子类都要求PMD指标，指标，若有要求，而不是单根光纤数据的若有要求，而不是单根光纤数据的 基础上加以规定，而是成缆后光纤的基础上加以规定，而是成缆后光纤的PMD应在统计的基础上，而且与链路应在统计的基础上，而且与链路的的PMD相关联。相关联。对光纤光缆的对光纤光缆的PMD的规定的规定2/22/202419PMD的指标说明的指标说明PMDQ：光：光缆光光纤链路的路的PMD值。是。是M(为20)盘光光缆段段连

11、接的接的链路的路的PMD统计值的上限的上限值，上限，上限值的数量不能的数量不能超超过某一某一规定的概率定的概率Q(为0.01%)。2/22/202420 DGD：偏差群时延，是某一特定时：偏差群时延，是某一特定时间和波长条件下，两个极化模到达时间和波长条件下，两个极化模到达时间的差异。间的差异。DGDmax：最大偏差群时延，是考虑：最大偏差群时延，是考虑系统设计时，能被利用的最大能力的系统设计时，能被利用的最大能力的DGD值。值。新增了新增了DGD的要求的要求2/22/202421DGD与与PMD的关系的关系DGD是是PMD在某一特定时间和波长对在某一特定时间和波长对链路上系统的损伤，其损伤大

12、小决链路上系统的损伤，其损伤大小决定于这一特定时间和波长的群时延定于这一特定时间和波长的群时延大小。且与链路长度平方根成正比。大小。且与链路长度平方根成正比。DGD与与PMD的关系：的关系：DGD(ps)PMD(ps/km)L(km)L链路长度链路长度(km)2/22/202422对对G.652光纤标准增加非线性系数的内光纤标准增加非线性系数的内容，是否意味下一步有可能将容，是否意味下一步有可能将G.652光光纤用于高速传输系统。纤用于高速传输系统。色散与非线系数色散与非线系数n2/Aeff相互作用，影相互作用，影响传输系统。响传输系统。非线性测试方法仍处于研究之中。非线性测试方法仍处于研究之

13、中。非线性系数的研究非线性系数的研究2/22/202423 G.652C光纤的制造，剌激了该窗口传瑜设光纤的制造，剌激了该窗口传瑜设备的研发。备的研发。哀减常数规定中有一个末知波长哀减常数规定中有一个末知波长yyyy此波此波长可由卖买双方自行商定。长可由卖买双方自行商定。(1383nmyyyy1480nm)G.652C光纤可用于企业光纤可用于企业(专用专用)网和城域网。网和城域网。氢损试捡方法尚未确立，水峰窗口的长期氢损试捡方法尚未确立，水峰窗口的长期稳定性及光纤的系统验证结果均不明，建议稳定性及光纤的系统验证结果均不明，建议目前采用该光纤持审慎的态度。目前采用该光纤持审慎的态度。对扩展波段光

14、纤的研究对扩展波段光纤的研究2/22/202424 G.655光纤是当前光纤研究大热点，光纤是当前光纤研究大热点，G.655光纤有许多变数，随着通信技术的光纤有许多变数，随着通信技术的发展和演进，这些变数还会有些调整。发展和演进，这些变数还会有些调整。在在G.655G.655基础上：基础上：能得到不同色散、色散能得到不同色散、色散斜率及有效面积组合斜率及有效面积组合，满足不同的传输系统。，满足不同的传输系统。G.655光纤标准的演进及未耒走向光纤标准的演进及未耒走向2/22/202425标准内容划分更加准确，标准内容划分更加准确，(同同G.652)光纤几何参数的容差变小，光纤几何参数的容差变小

15、，(同同G.652)对光纤光缆对光纤光缆PMD的规定，的规定，(同同G.652)DGD的要求、非线性的研究，的要求、非线性的研究，(同同G.652)G.655光纤分成了个二子类，光纤分成了个二子类，光纤的色散系数作了重大改变，光纤的色散系数作了重大改变，增添了用于系统设计的数值。增添了用于系统设计的数值。G.655光纤标准的演进及未耒走向光纤标准的演进及未耒走向2/22/202426G.655AG.655A：主要用于主要用于G.691接口标准的带光放大的单接口标准的带光放大的单通道通道SDH和多和多 通道间隔不小于通道间隔不小于200GHz的的STM-64的的 G.692接口标准的带光放大的接

16、口标准的带光放大的WDM传输系统；传输系统；最大入纤光功率被限制；最大入纤光功率被限制；PMD不作限定。不作限定。G.655光纤分成了个二子类光纤分成了个二子类2/22/202427 G.655光纤分成了个二子类光纤分成了个二子类 G.655BG.655B：主要用于通道间隔不大于主要用于通道间隔不大于00GHz的的G.692接口标准的接口标准的DWDM传输系统。传输系统。对对PMD的要求是使的要求是使STM-64系统传输至少系统传输至少400公里。公里。2/22/202428G.655AG.655A和和G.655BG.655B主要技术指标主要技术指标(1)(1)2/22/202429G.655

17、AG.655A和和G.655BG.655B主要技术指标主要技术指标(2)(2)2/22/202430G.655AG.655A和和G.655BG.655B主要技术指标主要技术指标(3)(3)2/22/202431 色散系数的上限从原来的色散系数的上限从原来的6.0ps/nmkm改改为为10ps/nmkm；色散系数的波长范围：色散系数的波长范围：1530nm-1565nm；规定了规定了DmaxDmin5.0ps/nmkm，意，意味着色散范围放宽，但不允许色散斜率范围味着色散范围放宽，但不允许色散斜率范围的放宽。的放宽。光纤的色散系数作了重大改变光纤的色散系数作了重大改变2/22/202432 G.

18、655光纤用于系统设计的数值：光纤用于系统设计的数值：增添了用于系统设计的数值增添了用于系统设计的数值衰减系数衰减系数波长区域波长区域典型链路值典型链路值1535nm-1565nm0.28dB/km1565nm-16xxnm0.35dB/kmDGD参考链路长度参考链路长度400km典型光缆段最大值典型光缆段最大值10kmDGD最大值最大值25ps最大概率最大概率6.51082/22/202433波长范围：波长范围：min1530nm，max1565nm典型的色散实施方案的例子典型的色散实施方案的例子例子例子DminDmax符号符号 色散典型值色散典型值(1550nm)色散斜率典型值色散斜率典型

19、值(1550nm)A1.35.83.70.070B2.06.04.20.085C2.66.04.40.045D5.010.08.00.058E1.06.02.30.0652/22/202434 G.653和G.654的主要技术指标(1)2/22/202435 G.653和G.654的主要技术指标(2)2/22/202436 G.653和G.654的主要技术指标(3)2/22/202437确定了测量确定了测量PMD的基准试验方法的基准试验方法(RTM)和和替代试验方法替代试验方法(ATM)，规定了：，规定了：斯托克斯参数测定法斯托克斯参数测定法:(Stokes parameter evaluat

20、ion technique)为测量单模光纤为测量单模光纤PMD的基准试验方法。的基准试验方法。偏振态偏振态(SOP)法：为测量单模光纤法：为测量单模光纤PMD的第一替的第一替代试验方法。代试验方法。干涉干涉(IF)法：为测量单模光纤法：为测量单模光纤PMD的第二替代试的第二替代试验方法。验方法。固定分析器固定分析器(FA)法法(又称波长扫描法又称波长扫描法)：为测量单：为测量单模光纤模光纤PMD的第三替代试验方法。的第三替代试验方法。G.650主要修改内容(1)2/22/202438对模场直径的测量，增加了双向后向散射之对模场直径的测量，增加了双向后向散射之差法作为第三替代试验方法。差法作为第

21、三替代试验方法。增加了附录增加了附录4根据后向散射技术测量色散不根据后向散射技术测量色散不均匀性的试验方法。该方法能分别估算波导均匀性的试验方法。该方法能分别估算波导色散和材料色散的不均匀性，还能用于测量模色散和材料色散的不均匀性，还能用于测量模场直径。场直径。增加了附录增加了附录5测量有效面积测量有效面积Aeff的试验方法：的试验方法：规定了远场扫描法规定了远场扫描法(FFS)，可变孔径法，可变孔径法(VA)，近场扫描法近场扫描法(NFS)三种测量方法。三种测量方法。G.650主要修改内容(2)2/22/202439国际电工委员会（IEC）标准IEC 60793-1-1IEC 60793-1

22、-1（1995)1995)光纤光纤 第第1 1部分总规范部分总规范 总则总则;IEC IEC 60793-1-260793-1-2（1995)1995)光光纤纤 第第1 1部部分分总总规规范范 尺尺寸寸参参数数试试验方法；验方法；IEC IEC 60793-1-360793-1-3（1995)1995)光光纤纤 第第1 1部部分分总总规规范范 机机械械性性能能试试验方法；验方法；IEC IEC 60793-1-460793-1-4（1995)1995)光光纤纤 第第1 1部部分分总总规规范范 传传输输特特性性和和光学特性试验方法；光学特性试验方法；IEC IEC 60793-1-560793-

23、1-5（1995)1995)光光纤纤 第第1 1部部分分总总规规范范 环环境境性性能能试试验方法；验方法；IEC 60793-2IEC 60793-2（19981998）光纤光纤 第第2 2部分部分 产品规范产品规范 IEC 60793-2/A2/Ed4:2000 IEC 60793-2/A2/Ed4:2000 修订件修订件注：注：IEC 60793-1 IEC 60793-1 和和IEC 60793-2IEC 60793-2在在修订中。修订中。2/22/202440光纤光纤 第第2 2部分部分 产品规范产品规范IEC 60793-2:1998,IEC 60793-2/A2/Ed4:2000

24、B B类单模光纤的类型类单模光纤的类型B1.1 B1.1 非色散位移单模光纤非色散位移单模光纤 B1.2 B1.2 截止波长位移单模光纤截止波长位移单模光纤B1.3 B1.3 波长段扩展的非色散位移单模光纤波长段扩展的非色散位移单模光纤B2 B2 色散位移单模光纤色散位移单模光纤B4 B4 非零色散位移单模光纤非零色散位移单模光纤(新增新增)注：注：取消了取消了B3B3类（色散平坦）光纤类（色散平坦）光纤。2/22/202441光纤光纤 第第2 2部分部分 产品规范产品规范IEC 60793-2:1998,IEC 60793-2/A2/Ed4:2000 A1A1类多模光纤的类型类多模光纤的类型

25、A1a A1a：50/125m 50/125m 多模梯度光纤多模梯度光纤A1b A1b：62.5/125m62.5/125m多模梯度光纤多模梯度光纤A1d A1d：100/140m100/140m多模梯度光纤多模梯度光纤 注：注：取消了取消了A1cA1c（85/125m85/125m）类光纤）类光纤。2/22/202442国际电工委员会（IEC）标准A1a、A1b和A1d类三种光纤尺寸参数范围 2/22/202443国际电工委员会（IEC）标准 A1a、A1b、A1d类光纤机械性能范围 2/22/202444国际电工委员会（IEC）标准A1a、A1b和A1d类三种光纤传输参数的范围 注:A1a

26、,A1b的衰减及带宽作了修改2/22/202445A类类MM光纤中，对光纤中，对A1a(50/125m)型和型和A1b(62.5/125m)型两种光纤的传输参数型两种光纤的传输参数(衰衰减和带宽减和带宽)做了修改。做了修改。下一代下一代50/125m的的MM光纤标准正被光纤标准正被IEC研研究中。新的光纤将提高了究中。新的光纤将提高了850nm的带宽，应的带宽，应用低价格的用低价格的850nm激光器激光器(VCSEL)，足以支，足以支持持Gb/s以太网的发展，以太网的发展，10Gb/s传输传输300m的的距离。距离。国际电工委员会（IEC）标准A1a、A1b和A1d类三种光纤传输参数的范围 2

27、/22/202446国际电工委员会（IEC）标准A1类光纤所支持的一些国际标准和其它推荐的应用概览 2/22/202447国际电工委员会（IEC）标准 A1a和A1b类多模光纤商用的带宽指标概览 2/22/202448国家标准（GB）GB/T 15972.11998 GB/T 15972.11998 光纤总规范光纤总规范 第第1 1部分：总则；部分：总则；GB/T GB/T 15972.21998 15972.21998 光光纤纤总总规规范范 第第2 2部部分分：尺尺寸寸参参数试验方法；数试验方法；GB/T GB/T 15972.31998 15972.31998 光光纤纤总总规规范范 第第3

28、 3部部分分：机机械械性性能试验方法；能试验方法；GB/T GB/T 15972.41998 15972.41998 光光纤纤总总规规范范 第第4 4部部分分：传传输输特特性和光学特性试验方法；性和光学特性试验方法；GB/T GB/T 15972.51998 15972.51998 光光纤纤总总规规范范 第第5 5部部分分：环环境境性性能试验方法；能试验方法；GB/T 9771200XGB/T 9771200X通信用单模光纤系列（报批稿）通信用单模光纤系列（报批稿）2/22/202449国家标准（GB）GB/T 9771200X的构成GB/T 9771GB/T 9771通信用单模光纤系列包括五

29、部分：通信用单模光纤系列包括五部分：GB/T 9771.1GB/T 9771.1非色散位移单模光纤特性非色散位移单模光纤特性；(B1.1B1.1)GB/T GB/T 9771.29771.2截截止止波波长长位位移移单单模模光光纤纤特特性性；(B1.2B1.2)GB/T GB/T 9771.39771.3波波长长段段扩扩展展的的非非色色散散位位移移单单模模光光纤纤特特性性；(B1.3B1.3)GB/T 9771.4GB/T 9771.4色散位移单模光纤特性；色散位移单模光纤特性；(B2B2)GB/T 9771.5GB/T 9771.5非零色散位移单模光纤特性。非零色散位移单模光纤特性。(B4B4

30、)2/22/202450ITU-T、IEC及国标光纤类别对照2/22/2024512001年年2月在日内瓦召开的月在日内瓦召开的ITU-T SG15会议会议关于光纤光缆的研究进展：关于光纤光缆的研究进展：本次会议关于光纤光缆特性及测试方法主本次会议关于光纤光缆特性及测试方法主要任务是修订要任务是修订G.652、G.653、G.654以使在以使在2002年得到同意，修订年得到同意，修订G.650、G.655以使在以使在2002年得到同意。年得到同意。本研究期的主要问题是如何保证光纤性能本研究期的主要问题是如何保证光纤性能能足以支持能足以支持40Gb/s传输系统。传输系统。光纤光缆特性及测试方法光

31、纤光缆特性及测试方法研究的最新进展研究的最新进展2/22/202452G.650新进展新进展G.651新进展新进展G.652新进展新进展G.653新进展新进展G.654新进展新进展其他相关技术新进展其他相关技术新进展光纤光缆特性及测试方法光纤光缆特性及测试方法研究的最新进展研究的最新进展2/22/202453 单端单端PMD测量：测量：目前的测试方法是基于双端的光纤测试，目前的测试方法是基于双端的光纤测试，对于己敷设光纤链路费时费工，提出一对于己敷设光纤链路费时费工，提出一个基于后向反射测试方法，目前可以测个基于后向反射测试方法，目前可以测量量40km。G.650的最新进展：的最新进展：2/2

32、2/202454 PMD基准测试法：基准测试法：斯托克斯参数测定法：包括琼斯矩阵分析斯托克斯参数测定法：包括琼斯矩阵分析法和邦加球测试法。法和邦加球测试法。邦加球测试法在随机模耦合情况下不准确。邦加球测试法在随机模耦合情况下不准确。加拿大提出一个新的基准测试法。加拿大提出一个新的基准测试法。完成完成G.650重构后，这个新方法将作为重构后，这个新方法将作为PMD的基准测试法。的基准测试法。G.650的最新进展：的最新进展：2/22/202455非线性效应对比试验非线性效应对比试验关于非线性系数的实验室比对测量，关于非线性系数的实验室比对测量，Fresnel反射被认为是潜在误差的重要来源，如果今

33、反射被认为是潜在误差的重要来源，如果今年月完成实验，下次会议将有最新报告。年月完成实验，下次会议将有最新报告。关于各种单模光纤有效面积的测量结果关于各种单模光纤有效面积的测量结果目的是要通过这种测最方法测出光纤的非线目的是要通过这种测最方法测出光纤的非线性折射率性折射率n2。n2=（n2/Aeff）AeffG.650的最新进展：的最新进展：2/22/202456多模光纤的频带划分有待进一步研究，多模光纤的频带划分有待进一步研究，有文稿建议为有文稿建议为770nm910nm。G.651的最新进展：的最新进展：2/22/202457粗波分复用的提出及未来的应用，粗波分复用的提出及未来的应用，将导致对将导致对G.652C光纤的需求大增。光纤的需求大增。Lucent提出粗波分的间隔为提出粗波分的间隔为20nm。在城域网和接入网中大可应用。在城域网和接入网中大可应用。G.652的最新进展：的最新进展