光纤光缆技术大展望

江苏亨通光电股份有限公司　吴重阳
　　光纤通信最新进展

　　1、光纤通信容量

　　世界光纤通信的容量不断扩大。商用电时分复用TDM系统的速率已达10Gb／s；而TDM　40Gb／s系统已进入现场实用，估计近两年可有商品供应。由于受电子器件速率极限的限制，TDM速率的进一步再提高将是十分困难的。而波分复用WDM技术的不断发展，使其成为网络升级、增加容量的最佳选择方案。WDM试验系统容量最高记录一年来每隔几个月就被刷新一次。2000年3月，OFC2000会议上，美国朗讯发布3.28Tb／s————WDM试验系统，该系统速率3.28Tb／s＝82×40Gb／s（C波段40波分复用，L波段42波分复用），信道间隔100GHz，传输距离300k m（真波光纤），中间两级放大。2000年9月，德国西门子OPTISPHER网络公司又公布7.04Tb／s————WDM系统，该系统传输速率7.04Tb／s＝176×40Gb／s，传输距离50k m。2001年初阿尔卡特发布10.24Tb／s————WDM系统，该系统速率10.24Tb／s＝256×40Gb／s（C、L两波段），传输距离100k m（特锐光纤），采用了分布拉曼放大和残余边带技术及极化复用，使频带利用率达1.28bi t／s／Hz。2001年3月，OFC2001年会上，日本NEC公司又发布了当前世界上最高记录，该系统速率为10.92Tb／s＝273×40Gb／s（采用S、C、L三个波段），传输距离117k m（纯硅芯大有效面积光纤PSCF两段），采用了分布拉曼放大与集中光纤放大以及极化复用，频带利用率0.8bi t／s／Hz。

　　现在商用最高容量光纤传输系统为1.6Tb／s系统，朗讯和北电网络两公司提供的该类产品都采用160×10Gb／s方案结构。容量3.2Tb／s实用化系统的开发已具备条件。

　　2、光纤技术进展

　　为了适应光纤通信的不断发展，近年来光纤技术也有了长足进展。

　　2.1　为了减小接续衰耗，各种光纤的模场直径、包层直径、芯包同心度误差、宏弯损耗等技术指标都比过去更严格了，标志着预制棒和拉丝技术水平都有很大提高。

　　2.2　光纤的抗拉强度也大为提高，筛选应力最低值由0.35G p a提高到0.69G p a。这意味着光纤寿命增大了，也使得在接入网中用的光纤可多次接头而不易断了。

　　2.3　G.652光纤，除了适用于传输速率最高为2.5Gb／s的G.652.A外又多了两种性能更高的G.652.B和G. 652.C光纤，PMD值达到一定要求，因此传输速率可达到10Gb／s，该类光纤在1550n m波长区要传输高速率需要加色散补偿光纤（DCF）进行色散调节。G.652光纤近年来最大进步是去掉1383n m处水峰而把应用波长扩展了100n m的G.652.C类光纤。朗讯公司在1999年首家推出了商品名叫全波光纤的该类光纤；康宁公司于2001年4月也推出了叫“SMF—28”此类光纤。在使用朗讯全波光纤建光纤工程时，江苏亨通集团发现该光纤在1310n m、1550n m，衰减值比常规G.652.A要低，在1385n m附近，衰减为0.26～0.29dB／k m，色散为5.76～6.63 p s／n m·k m，性能优越。

　　2.4　G.655光纤，1996年问世，1998年国外才大量使用，我国1998年开始使用。1998年1月亨通集团首次用康宁LS型G.655光纤做成光缆，用于贵州广电工程。2000年以来，我国一级干线开始大量使用。鉴于各公司生产G.655差异较大，2000年10月世界电信标准大会又进一步规范了该类光纤的标准。新标准把G.655光纤分为两类：G.655.A和G.655.B。G.655.A光纤用于G.651规定的带光放大器的波分复用系统。国际标准会议趋向于把≥200GHz划作为粗波分复用范围。由于此类光纤对PMD不做要求，在较长的传输距离和较高比特率时，系统性能可能会有所降低。G. 655.A类光纤只能用在C波段且色散值范围为0.1～6.0 p s／n m·k m（色散值下端偏小）。G.655.B类光纤适用于速率高到10Gb／s（STM—64）、波道间隔≤100GHz的G.692带光放大的密集波分复用传输系统。此种光纤可用于C、L两波段。C波段色散值范围为1.0～10 p s／n m·k m，L波段色散待定（康宁LEAF为4.5～11.2；朗讯真波为4.0～8.6）。此种光纤为了满足密集波分复用，对链路PDM提出了要求。现在世界上许多公司都做出了G.655.B类光纤，如康宁、朗讯、藤仓、住友、阿尔卡特、比瑞利、长飞。其中佼佼者是康宁的第三代LEAF和朗讯和真波RS。前者特点是大有效面积，后者特点是低色散斜率。两者都得到大规模成功应用。另外一家有特色的是阿尔卡特的Te r ali g h t　ul t r a光纤，其零色散波长λo在1420n m附近，S、C、L三波段都可用，有效面积为63μm2，色散斜率为0.052 p s／n m2·k m。住友公司纯导P—65也有类似特点。这两种光纤有效面积是LEAF和真波RS的折衷，色散斜率较小（接近于真波RS的≤0.05），可说是当今G.655.B类光纤的又一杰出代表。

　　我国光纤通信的发展

　　1982年建武汉市话中继光缆（0.85μm窗口、3.5dB／k m，多模、8Mb／s、13.5k m，1988年建第一条国产设备长途直埋光缆兰州至武威工程（1.30μm窗口、1.2dB／k m，多模、140Mb／s、286k m），1989年起大量用单模光纤建线路。至2000年底，光缆总长度达125万公里（其中长途干线光缆28.6万公里，中国电信23万公里、中国联通5.6万公里），通达250多个地市，总用光纤约3000万公里。上述线路基本上是G. 652单模光纤（只有京九光缆放了六根G.653光纤），且1995年前只开通1310n m窗口，1995年后才开通1550n m窗口。传输速率九十年代末期才开始从622Mb／s提升到2.5Gb／s。这两年新建线路用到10Gb／s，波分复用最高达32，总传输容量达320Gb／s（32×10Gb／s）。1999年开始较多使用G.655光纤。

　　光纤通信的大发展促进了我国通信事业大发展。去年年底电话用户达2.3亿户（其中固定1.45亿户，移动0.85亿户），电话普及率达20.1％；互联网用户2250万户，联网计算机890万台。今年5月底，电话用户又增至2.7亿户（其中固定1.6亿户，移动1.1亿户）；联网计算机已超1000万台。

　　电信运营形成竞争态势

　　我国电信体制的改革，形成了中国电信、中国联通、中国移动、中国广电、中国网通及中国铁通、吉通、电力等多家运营商激烈竞争的局面。大家都在加快光纤网的建设，光纤光缆需求量猛增。中国电信一级干线扩容，同时大力发展城域网和接入网，光纤光缆需求量仍位居全国第一，约占全国28.9％，其中约56.3％用G.652光纤，约43.7％会用到G.655光纤。中国联通光纤光缆总需求量位居第二，约占全国19.8％，其中约80.4％会用到G.652光纤，约19.6％会用到G.655光纤。中国移动干线与接入网同步建设，成为光缆需求新的主力军，约占全国13.6％，其中约70.2％可能用到G.652光纤，约29.8％可能用到G.655光纤。中国广电继续发展，光缆总需求量约占全国6.2％，其中G.652光纤可能占到89.5％，G.655光纤可能会占到10.5％。中国网通发挥后起优势，竞争带宽，光缆需求占全国约3.4％，其中G.652约占52.3％，G.655约占47.7％。其他公司光缆总需求占全国28.1％，其中G.652约占62.8％，G. 655约占37.2％。

　　光缆制造业竞争激烈　

　　1992年之前，我国只有侯马、西古、成都、长飞、武邮、上海华新等六家上规模的光缆厂。现在全国光缆厂约有300多家，光缆生产能力供大于求。经多年竞争，按生产规模、综合实力、发展潜力三方面来看，我国已形成了一批大型骨干光缆企业：武汉长飞、成都中康、江苏亨通、北京朗讯、武汉烽火、江苏永鼎、江苏中天、江苏通光、成都汇源、上海华新、杭州富通、深圳特发、侯马普天、山东宏安。今年年底，我国就要加入WTO，上述企业可谓我们参与世界竞争的国家主力队。

　　随着电缆市场需求呈明显下降趋势，不少电缆厂不是转向5号、6号电缆的生产，就是转向光缆生产，所以光缆厂数量还会增多。但总体上看，我国通信光缆通信市场已基本进入规模化竞争阶段，随着市场逐步规范，一些规模小、实力差的企业和生存空间将越来越小。

　　光纤制造业尚需发展

　　我国光纤制造业发展二十多年，仍十分薄弱，到现在光纤还主要靠进口。尤其是去年二季度到今年二季度，光缆行业都在苦于找光纤。光通信需求这么大，没有上规模的民族产业，只能让世界光纤市场风浪无情地冲击、拍打。

　　近几年，上海朗讯、武汉长飞两家光纤厂在生产规模、产品质量上成为国内两强，满足了国内部分需求。南京华新藤仓、杭州富通、深圳特发可能成为我国较有规模的光纤新秀。除长飞能生产些预制棒外，我国光纤厂都在买棒拉丝，这更是我国光纤产业受制于国外的薄弱之处。我国许多地方都说要上光纤，但能成事者很少。值得庆幸的是，江阴法尔胜光子公司于今年6月29日用MCVD—I—OVD工艺制造的预制棒和光纤产品通过鉴定。我们国家还应有几个上规模的光纤预制棒生产厂。韩国预制棒生产能力年产达2000万公里纤，日本年产约5000万公里纤。而中国长飞加江阴法尔胜还不到650万公里纤。中国也应能生产出各种优异的G.655、G.652C及其他新品种光纤。

　　中国光纤通信仍会持续发展

　　我国电话总户数到去年5月底为2.7亿户，其中固定1.6亿户，移动1.1亿户。而一般情况下是有固定电话的人再买手机，所以移动的1.1亿户与固定的1.6亿户基本是重合的。用2.7亿户算每百户电话拥有率为23.7％，用1.6亿户算电话普及率只是14％。这就是说我国有86％的人没电话。我国城乡差别大，地区差别更大。华东与华南富，其它地区穷。华东也就是宁沪杭三角地带，华南也就是珠江三角洲。我国广大农村及中西部主要任务还是通电话，一些大城市和两个三角地带才急需上宽带接入。所以我国还要作长期努力才可解决大部分人的通电话问题和逐步富裕起来地区的宽带接入问题。这就规定了我国光纤通信市场的持续多年发展。据统计，1999年我国总敷设光缆约660万芯公里，2000年总敷设光缆约720万芯公里，2001年光缆总需求为1000万芯公里，2002年达1150万芯公里，2005年可能达到1600万芯公里。

　　KMI预测，2001年————2004年光纤需求增长量为10％———15％。

　　各种光纤需求分析

　　1、G.652.A和G.652.B仍占最大比例　　我国西部建长途干线工程、我国大部分城市的城域网建设、建设网的绝大部分（直至引入到楼内的光缆）都可继续采用G.652.A和G.652.B类光纤，估计此类光纤占总光纤用量在数年之内都会维持在68％左右。

　　2、G.655.B光纤

　　在东部地区以及连接西安、成都等西部枢纽城市的长途光缆可用G.655.B类光纤，估计这部分光纤可占到总量的20％左右。

　　3、城域网用光纤

　　城域网一般要用4—16信道的粗波分复用系统。G.652.C和G.655光纤可用于建大城市的城域网的骨干光缆。这两类光纤可占到光纤用量的8％左右。G.652.C类光纤在1260nm～1625nm整个波段之内都可传输光信号。在0带（1260nm～1360nm）可开WDM模拟视频；在E带（1360—1460nm）可开DWDM（波长间隔0.8nm，120个信道）；在S、C、L带（1460nm～1625nm）可开2.5G／s、DWDM传输系统。

　　G.652.A可建10Gb／s速率的粗波分复用传输系统。

　　去年康宁推出适用于城域网建设的Corning　Metrocore光纤，阿尔卡特推出了Teralight　Metro光纤。
　　Gorning　Metrocore是一种G.655光纤；其零色散波长在1640nm附近，在1530nm～1605色散为—10.0～1.0ps／nm·km；其模场直径在1550nm处为8.1±0.5μm。该光纤适应了城域网和中距离传输网的高容量、低成本的要求。可在EDFA带宽内开高速率（10Gb／s）波分复用系统。

　　Teralight　Metro光纤也是一种G.655光纤；其零色散波长在1420nm附近，其色散在S波段为1.5～6.0ps／nm·km，C波段为8ps／nm·km左右，L波段上限（1625nm）为12.4ps／nm·km，其色散斜率较小（为0.058ps／nm2·km）；其有效面积为63μm2，模场直径约为9.0μm；其λcc≤1260nm，在1310nm可用（衰减≤0.480dB／km，色散接近—8ps／nm·km）。可见此种光纤可用于O、S、C、L等四个波段。

　　4、多模光纤

　　国际上数据通信局域网（LAN）大量用到多模光纤，它正逐步取代铜缆。我国随着接入网向用户侧的推进，接入网的引入光缆和室内软光缆要用到多模光纤。目前用得较多的是alb（62.5μm／125μm）和Ala（50μm／125μm）。Ala类光纤在805nm，最大衰减为2.4～3.5dB／km，最小带宽为200～800MHz·km；在1300nm，最大衰减为0.75～1.5dB／km，最小带宽为200～1200MHz·km。Alb类光纤在850nm，最大衰减2.8～3.5dB／km，最小带宽为100～800MHz·km；在1300nm，最大衰减为0.7～1.5dB／km，最小带宽为200～1000MHz·km。

　　现在数据通信局域网采用了CWDM（粗波分复用技术，一般4～16信道），为网络从1Gb／s向10Gb／s以上升级提供了确定的技术路线。为了适应LAN向Gb／s以上升级，各厂商正在极力提高Ala类光纤850nm的带宽。在链路中应用低价的850nm波长垂直腔表面发射激光器（VCSEL）和两级编码技术把此类光纤的激光器带宽提高到2000MHz·km，它足以支持10Gb／s以太网单通道传300m。随着用CWDM和VCSEL这种新趋势，估计今后Ala类光纤应用量会超过Alb类光纤，以便接受较多的光源信号。现在为提高速率到1Gb／s甚至10Gb／s，改用LD作光源，所以又转到数值孔径较小的Ala类光纤了。

　　5、POF光纤

　　塑料光纤也是一种多模光纤，在IEC中定为A4光纤，可用于FTTD，即光纤到办公桌。日本ASAHI　GLASS公司使庆应大学GI—POF技术商品化，采用全氟化聚合物CYTOP制造GI光纤，其衰减可达1.5～2.5dB／100m，传输速率可达3Gb／s，带宽＞200MHz·km。该光纤在700～1300nm宽带围内表现出低衰减。此种塑料光纤可用于短距离光通信和室内传输线（含家庭用和办公自动化）。预计，在解决全光纤化通信的最后一段（100m或300m），可能就是这类GI—POF光纤了。朗讯也进军GI—POF，以日本旭硝子公司的氟树脂（CYTOP）光纤为基础在850nm～1300nm传高速数据100m。KMI研究报告指出，POF是一个有增长潜力的领域。

　　光缆需求热点与　技术、品种的发展

　　我国光缆建设中各大运营商除再建少量高速波分复用干线外主要将建设城域网、接入网、用户驻地网。随着这种建设趋势的变化，光缆的技术品种将向着应用细分化（接入网中馈线缆、配线光缆、光电综合引入光缆、室内软光缆；电力系统用OPGW和ADSS光缆；浅海光缆）方向发展。

　　接入网的馈线光缆要用芯数密集化的光纤带光缆，目前用得最多是144芯、288芯，以后会到648芯，甚至1000芯。目前能把光纤带做好的就是前几家大光缆厂。我公司目前提供一般为288芯、216芯，最大芯数648芯。

　　随着接入网向用户侧发展，引入光缆需求越来越大。从分配点到用户之间的引入线光缆一般长数十米到几百米，芯数2～24芯。根据需要有不同结构，可用光纤带式、松结构式、光电复合缆。我公司为南京电信局建南京城域网研制开发了到居民楼的三型光电综合引入光缆。它集输电线、光纤、信号线于一体。Ⅰ型缆4纤、4输电线、4对信号线，可传输距离500m；Ⅱ型缆24纤、4输电线、24线信号线，可传输300m；Ⅲ型缆同Ⅰ型，但传输距离中达1000m。我公司该综合引入缆企业标准去年6月经江苏省邮电标准化技术委员会评审，由江苏省质量监督局标准备案注册。该产品去年7月通过省级鉴定。该产品在南京电信局使用，反映良好，信息产业部及皖、浙、赣等省开始推广。

　　室内软光缆用于传输设备、交换设备、数据处理设备及其它用户终端作光传输线。结构一般为紧结构单芯缆、双芯缆、4芯和6芯层绞缆、光纤带（4、6、8、12）缆。我公司已研制、生产出上述各种光缆，开始供通信部门使用。缆中光纤采用A1类多模光纤（62.5／125μm或50／125μm），也有用户提出使用6.652光纤甚至G.655光纤。

　　利用电力线路建光纤通信线路有很大潜力，电力部门和通信部门都在制定相关ADSS和OPGW技术标准。问题是两个系统要协调通气，应搞出一个统一的国家标准。我公司1999年开发制造并大量供应了ADSS光缆，2000年也开发并供应了OPGW光缆。

　　缆芯干式化也是一种新发展。用阻水纱、阻水带代替油膏也可起到纵向阻水作用，而免去了开剥缆接头时油膏难处理之苦，更从根本上杜绝了因油膏质量不好引起析氢之隐患。这种半干式光缆可用于非长途干线的大部分场合，尤其是适用于室内／室外两用光缆。

　　光缆结构小型化也是一种变化趋势。ADSS缆及其它架空光缆，为了减少风和冰雪影响，应尽量减少光缆截面积，城市管道因空间有限也要求减少缆径。在这些场合要尽量减少缆径，但是要保证温度特性、机械特性符合要求。

　　总之，随着光通信向前发展、光缆需求新热点的形成，光缆将向着品种多样化、应用细分化、芯数密集化、缆芯干式化、结构小型化方向发展。

摘自《通信产业报》