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计算机网络基础:详解光纤关键要素——衰减、色散及ITU-T光纤类型

计算机网络基础:详解光纤关键要素——衰减、色散及ITU-T光纤类型

光纤所用的材料分类包括石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤、氟化物光纤等。下面我们将介绍光纤种类和光纤接口,并提供详细的解释。
按照光在光纤中的传输模式分类,有单模光纤多模光纤。单模光纤的纤芯很细(芯径一般约为9μm),只能传输一种模式的光,因此模间色散很小,适用于大容量远距离传输。而多模光纤的纤芯较粗(50或62.5μm),可传输多种模式的光,其模间色散较大,限制了传输距离,适合中容量、中距离传输。
光纤的重要参数包括衰减和色散。衰减是指光在光纤中传输时,随着传输距离的增加,光功率逐渐减小的现象,也称损耗。损耗一般用损耗系数α表示,单位为dB/km。损耗大小影响光纤的传输距离长短和中继距离的选择,影响光纤通信系统的成本。
色散是指信号在光纤中是由不同的频率成份和不同的模式成份携带的,这些不同的频率成份和模式成份有不同的传播速度,使得光纤输出波形在时间上产生展宽。光纤的色散包括模间色散、色度色散和偏振模色散。
ITU-T在其建议G.652、G.653、G.654和G.655中,对单模光纤进行了详细的分类和定义。这四种光纤设计各有其特定的应用场景和特性,为满足不同网络架构和传输需求提供了广泛的选择。
G.652是标准单模光纤(SMF),其色散零点在1310nm附近。G.653是色散位移光纤(DSF),色散零点在1550nm附近。G.655是非零色散位移光纤(NZDSF),将色散零点的位置从1550nm附近移开一定波长数。
总结来说,了解光纤的种类和重要参数,可以帮助我们在设计和构建光纤通信系统时,选择合适的光纤类型,以提高通信质量和效率。 光纤所用的材料分类有:石英系光纤、多组分玻璃光纤、塑料包层石英芯光纤、全塑料光纤、氟化物光纤,关于光纤种类和光纤接口介绍,需要的请参考我的文章《 光纤种类大揭密:从玻璃到塑料,单模到多模,可见光到不可见光 》《 光纤接口探秘:一篇文章带你了解常用光纤接口类型、优缺点、应用场景

按照光在光纤中的传输模式分类有:

  • 单模光纤

单模光纤(Single Mode Fiber),纤芯很细(芯径一般约为9μm),只能传一种模式的光。因此,其模间色散很小,适用于大容量远距离传输。

  • 多模光纤

多模光纤(Multi Mode Fiber),纤芯较粗(50或62.5μm),可传多种模式的光,其模间色散较大,这就限制了传输距离,适合中容量、中距离传输。

光纤的重要参数——衰减

衰减:当光在光纤中传输时,随着传输距离的增加,光功率逐渐减小,这种现象即称为光纤的衰减,也称损耗。

  • 损耗一般用损耗系数α表示,单位dB/km:

    如: @1310nm ≤0.36dB/Km; @1550nm ≤0.22 dB/Km

  • 损耗大小影响光纤的传输距离长短和中继距离的选择,影响光纤通信系统的成本。  


光纤的重要参 数——色散

色散:信号在光纤中是由不同的频率成份和不同的模式成份携带的,这些不同的频率成份和模式成份有不同的传播速度,使得光纤输出波形在时间上产生展宽。


光纤的色散:
  • 模间色散:在多模光纤中由于各传输模式的传输路径不同,各模式到达出射端的时间不同,从而引起光脉冲展宽;

  • 色度色散:光源光谱中不同波长的光在光纤中的群延时差所引起的光脉冲展  宽现象,包括材料色散和波导色散。

  • 偏振模色散:单模光纤中实际存在偏振方向互相正交的两个基模,光脉冲在光纤中传输时,两个垂直的偏振模间的时延差。

  • 色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差,用D表示,单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示,单位是ps/km   (n为1/2)                

光纤的重要参数——ITU-T类型 ITU-T在其建议G.652、G.653、G.654和G.655中,对单模光纤进行了详细的分类和定义。这四种光纤设计各有其特定的应用场景和特性,为满足不同网络架构和传输需求提供了广泛的选择。这四种光纤设计各有其特点和优势,根据不同的网络应用和传输需求,可以选择合适的光纤类型以满足系统的要求。

G.652、G.653、G.654和G.655的区别

类型

定义

适用范围

主要指标

G.652

标准单模光纤(SMF),是指色散零点(即色散为零的波长)在1310nm附近的光纤。

SDH系统、DWDM系统均可。

衰耗:1310nm窗口目前一般在0.3-0.4dB/km,典型值0.35dB/km;1550nm窗口目前一般在0.17-0.25dB/km,典型值0.20dB/km;

色散:零色散波长的允许范围是1300nm到1324nm。在1550nm窗口的色散系数是正的。在波长1550nm处,色散系数D的典型值是17ps/nm-km,最大值一般不超过20ps/nm-km;

G.653

色散位移光纤(DSF),是指色散零点在1550nm附近的光纤,它相对于标准单模光纤(G.652),色散零点发生了移动。

SDH系统可以,DWDM一般不采用。

衰耗:1310nm波段:<0.55dB/km,目前没有掌握典型值数据。1550nm波段:<0.35dB/km,目前一般在0.19-0.25dB/km;

色散:G.653的零色散波长在1550nm附近,在1525-1575nm范围内,最大色散系数是3.5ps/nm-km,在1550nm窗口,特别是在C_band,色散位移光纤的色散系数太小或可能为零;

G.655        

非零色散位移光纤(NZDSF),将色散零点的位置从1550nm附近移开一定波长数,使色散零点不在1550nm附近的DWDM工作波长范围内。

SDH/DWDM系统均可,但更适合DWDM系统的传送。

衰耗:1310nm波段:ITU-T无规定。1550nm波段:<0.35dB/km,目前一般在0.19-0.25dB/km。

色散:当1530nm <λ< 1565nn,0.1ps/nm-km < |D(λ)| <6.0 ps/nm-km;655光纤色散系数没有典型值,因厂家而异,常见的有4.5ps/nm.km和6pm/nm.km。需要实地确认。




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