光纖技術(shù)未來分支發(fā)展趨勢一覽

 近年來，科技發(fā)展的速度不斷加快，綜合布線通信行業(yè)也正在蓬勃發(fā)展，摻鉺光纖放大器(EDFA)、分布喇曼光纖放大器(DRFA)、半導(dǎo)體放大器(SOA)、光時分復(fù)用(OTDM)技術(shù)以及密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)不斷向著傳輸速率更高、容量更大的方向發(fā)展著。

目前，先進(jìn)的光纖制造技術(shù)更是發(fā)展快速，如今不但能維持更穩(wěn)定、更可靠的信息傳輸以及足夠的富余度，還能滿足光纖通信對高寬帶速率的需求，并能減少非線性損傷。光纖通信技術(shù)如果按照如今的步伐不斷前進(jìn)，那么預(yù)計將會往全波光纖、多模光纖、光子晶體光纖、聚合物光纖等這幾類分支方向發(fā)展。

全波光纖

隨著人們對光纖帶寬需求的不斷擴(kuò)大，通信業(yè)界一直在努力探求消除“水吸收峰”的途徑。全波光纖(All-WaveFiber)的生產(chǎn)制造技術(shù)，從本質(zhì)上來說，就是通過盡可能地消除OH離子的“水吸收峰”的一項專門的生產(chǎn)工藝技術(shù)，它使普通標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在1383nm附近處的衰減峰，降到足夠低的程度。

網(wǎng)絡(luò)運營商的角度來考慮，有了全波光纖，就可以采用粗波分復(fù)用技術(shù)，取其信道間隔為20nm左右，這時仍可為網(wǎng)絡(luò)提供較大的帶寬，而與此同時，對濾波器和激光器性能要求卻大為降低，這就大大降低了網(wǎng)絡(luò)運營商的建設(shè)成本。全波光纖的出現(xiàn)使多種光通信業(yè)務(wù)有了更大的靈活性，由于有很寬的波帶可供通信之用，我們就可將全波光纖的波帶劃分成不同通信業(yè)務(wù)段而分別使用?？梢灶A(yù)見，未來中小城市城域網(wǎng)的建設(shè)，將會大量采用這種全波光纖。

人類追求高速、寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的欲望是永無止境的，在目前帶寬需求成指數(shù)增長的情況下，全波光纖正越來越受到業(yè)界的關(guān)注，它的諸多優(yōu)點已被通信業(yè)界廣泛接受。

多模光纖

隨著千兆以太網(wǎng)的建立，以太網(wǎng)還將從Gbps向10Gbps的超高速率升級，通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，大大促進(jìn)了多模光纖的發(fā)展。多模光纖的中心纖芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。常用的多模光纖為：50/125μm(歐洲標(biāo)準(zhǔn))，62.5/125μm(美國標(biāo)準(zhǔn))。近年來，多模光纖的應(yīng)用增速很快，這主要是因為世界光纖通信技術(shù)將逐步轉(zhuǎn)向縱深發(fā)展，并行光互聯(lián)元件的實用化也大大推動短程多模光纜市場的快速增長，從而使多模光纖的市場份額持續(xù)上升。

光子晶體光纖

光子晶體光纖(photoniccrystalfiber，PCF)是由ST.J.Russell等人于1992年提出的。對石英光纖來說，PCF的結(jié)構(gòu)特點是在其中間沿軸向均勻排列空氣孔，這樣從光纖端面看，就存在一個二維周期性的結(jié)構(gòu)，如果其中一個孔遭到破壞和缺失，則會出現(xiàn)缺陷，利用這個缺陷，光就能夠在其中傳播。PCF與普通單模光纖不同，由于它是由周期性排列空氣孔的單一石英材料構(gòu)成，所以有中空光纖(holeyfiber)或微結(jié)構(gòu)光纖(micro-structuredfiber)之稱。PCF具有特殊的色散和非線性特性，在光通信領(lǐng)域?qū)袕V泛的應(yīng)用。

PCF引人注目的一個特點是，結(jié)構(gòu)合理，具備在所有波長上都支持單模傳輸?shù)哪芰?，即所謂的“無休止單模”特性(endlesslysingle-mode)，這個特性已經(jīng)有了很好的理論解釋。這需要滿足空氣孔足夠小的條件，空氣孔徑與孔間距之比必須不大于0.2?？諝饪纵^大的PCF將會與普通光纖一樣，在短波長區(qū)會出現(xiàn)多?，F(xiàn)象。

PCF的另一個特點是它具有奇異的色散特性?，F(xiàn)在人們已經(jīng)在PCF中成功產(chǎn)生了850nm光孤子，預(yù)計將來波長還可以降低。此外，有些企業(yè)已經(jīng)研究出新的光子晶體光纖，一種是中空的“空氣波導(dǎo)光子能帶隙晶體光纖”(air-guidingPhotonicBandgapFiber)，此晶體光纖的纖芯是中空的，利用空氣作為波導(dǎo)，使光可以在特殊的能帶隙中傳輸。另外一種是“雙包層高數(shù)值孔徑摻鐿晶體光纖”(DoubleCladHigh NA YbFiber)，該光纖可以用在光纖激光器或光纖放大器中，另外由于該光纖具有光敏性，還可以在它上面刻寫光纖光柵。

聚合物光纖

目前通信的主干線已實現(xiàn)了以石英光纖為基質(zhì)的通信，但是，在接入網(wǎng)和光纖入戶(FTTH)工程中，石英光纖卻遇到了較大的困難。由于石英光纖的纖芯很細(xì)(6±10μm)，光纖的耦合和互接都面臨技術(shù)困難，因為需要高精度的對準(zhǔn)技術(shù)，因此對于距離短、接點多的接入網(wǎng)用戶是一難題。

而聚合物光纖(polymeropticalfiber，POF)由于其芯徑大(0.2±1.5mm)，故可以使用廉價而又簡單的注塑連接器，并且其韌性和可撓性均較好，數(shù)值孔徑大，可以使用廉價的激光源，在可見光區(qū)有低損耗的窗口，適用于接入網(wǎng)。聚合物光纖是目前FTTH工程中最有希望的傳輸介質(zhì)。

聚合物光纖分為多模階躍型SI-POF和多模漸變型GI-POF兩大類，由于SIPOF存在嚴(yán)重的模式色散，傳輸帶寬與對絞銅線相似，限制在5MHz以內(nèi)，即便在很短的通信距離內(nèi)也不能滿足FDDI、SDH、B-ISDN的通信標(biāo)準(zhǔn)要求，而GIPOF纖芯的折射率分布呈拋物線，因此模式色散大大降低，信號傳輸?shù)膸捲?00m內(nèi)可達(dá)2.5Gbps以上，近年來，GIPOF已成為POF研究的主要方向。

即使光纖技術(shù)發(fā)展快速，但是光纖在光通信應(yīng)用中還有許多問題有待解決，例如：色散與彌散、有限色散和小色散斜率、負(fù)色散、偏振模色散、非線性、大芯區(qū)有效面積彎曲損耗、綜合優(yōu)化面臨的矛盾、有效面積與色散斜率、負(fù)色散與損耗等，所以，我們還是必須不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不斷解決遇到的難題，相信隨著時代的推移，光纖技術(shù)將會更上一層樓。