光纤技术进展及其发展趋势

　　摘要：回顾了光纤的发展历程及国内外光纤生产与应用情况，最后阐述了当前国际的光纤前沿技术。

　　0 前言

　　自从1966年高锟博士提出了光纤通信新设想以来，光纤通信获得了飞速发展：光纤通信业务从最初的简单电话语音业务发展到复杂的数据传输业务；光纤通信技术从数据传输技术发展到图像视频传输技术；光纤通信系统从单波长通信系统发展到密集波分复用通信系统；光纤通信技术彻底改变了人类的生活方式，创造了一个全新的信息社会和高效融通的国际园地。1989年建成的第一条横跨太平洋海底光缆通信系统拉开了海底光缆通信系统的建设序幕，促进了全球通信网的建设与飞速发展，迅速拉近了人类的空间距离，地球也从此变成了宇宙中一个较小的"地球村"。

　　1 单模光纤种类与发展进程

　　光纤是光纤通信的基础与核心传输媒质，光纤技术继续与呈指数趋势增长的系统容量需求同步发展。按照ITU-T标准，单模光纤从最初的G.652光纤发展到今天的G.657光纤，表1展示了单模光纤的种类与标准发展进程。

图1  ITU-T单模光纤标准种类与标准一览表

　　表1中的单模光纤，G.653、G.654、G.656 3类光纤在当前通信网络中基本不使用，G.655单模光纤有少量使用。G.652 D单模光纤是当前光纤通信网络的主流光纤，而G.657单模光纤的应用需求呈现不断增长的趋势，下面就这2种光纤进行重点阐述。

　　1.1 G.652单模光纤的发展

　　1984年，原CCITT发布了G.652标准的第一版。20多年来，G.652光纤一直是全球光纤市场的主流产品，甚至被称为标准单模光纤或者常规单模光纤。即使是这种老牌产品，近几年来也有了很大发展，其技术发展的主要趋势是拓展工作波长范围，针对MAN、FTTx开发适用的新型光纤，如低水峰光纤、单-多模复合光纤、高传输功率单模光纤、超低损耗单模光纤等。

　　1.1.1 低水峰光纤的发展

　　1998年，美国朗讯(OFS)公司首先推出了低水峰光纤。继OFS之后，国内外又有多家公司推出了同类产品。低水峰光纤已经成为今后光纤发展的热点之一。2000年，该光纤被纳入ITU-T G.652标准，即G.652 C；在2003年版本中，增加了G.652 D。

　　2003年3月，美国康宁在宣布以其低水峰光纤(SMF-28e)取代普通单模光纤(SMF-28)作为其标准光纤产品的同时，也宣布了对SMF-28e若干项产品指标的提升。在IWCS-2004会议上，日本住友报道了所研制的新型抗弯曲低水峰光纤。该光纤的主要技术特点是特别抗弯曲：在1625nm可将允许的长期弯曲半径减小到7.5mm，仅为标准/常规产品指标的1/4；当瞬时弯曲半径减小到5mm时，在1625nm引起的弯曲损耗为0.05dB/圈，仅为常规产品指标的1/20。在2005年7月，Draka Comteq’s公司宣布推出适合接入网、分配网应用的BendBright光纤。该光纤在1310~1625 nm范围可将允许的弯曲半径减小到常规单模光纤的1/2，为15mm，其他特性不变。可使用更紧凑的连接盒、机架、接入端机。该光纤符合ITU-T G.652D标准，与其他常规单模光纤，包括该公司的ESMF完全相容。在2006年3月6日美国Anaheim举行的OFC/NFOEC会议上，OFS介绍了该公司的新型光纤：AllWave FLEX Zero Water Peak(ZWP)single-mode fiber。该光纤是第一款具有出色弯曲特性的零水峰G.652D光纤，是为FTTH、企业网络以及其他任何可能遭遇小弯曲直径的应用场合而设计制造的。该光纤在1260~1625 nm的全部可用波长范围内保持非常低的弯曲损耗，可以弯成20mm的光纤圈，该圈在1625nm引起的附加损耗<0.5dB，在1550nm引起的附加损耗<0.2dB，比CSMF的弯曲特性好5倍。该光纤的微弯特性也比CSMF的好2倍，因此，有助于改善高应力、低温环境的光缆性能。

　　1.1.2 单-多模复合光纤的发展

　　澳大利亚比瑞利和意大利比瑞利公司分别在IWCS-2002会议上发表论文，介绍其研制的单-多模复合光纤以及利用该光纤进行的传输试验。该新型多用光纤的主要优点是：在850nm波长，衰减比各种多模光纤都低，模带宽比传统多模光纤的高；系统易于向SMF升级。该光纤在850nm的最低模带宽>1000MHz•km；在850nm的衰减系数典型值为1.8dB/km。长飞公司在2003年介绍了该公司研制的单-多模复合光纤。通过将匹配包层型单模光纤的SI折射率分布改成GI分布，该新型光纤在850nm的带宽提高到2056.35MHz•km，在1Gbit/s速率的传输距离达到3km；在10Gbit/s速率的传输距离达到300m。以上光纤仍符合常规单模光纤标准。

　　1.1.3 开发高传输功率单模光纤

　　康宁公司在2004年OFC会议上推出了一种高传输功率单模光纤：NexCor fiber。通过改进光纤设计，该新型光纤的受激布里渊散射(SBS)阈值与其他G.652光纤相比提高了3dB，从而使可容许的注入功率增大了1倍，其他指标符合标准单模光纤特性。在FTTH网络中利用该新型光纤，可扩大网络覆盖的用户数目，从而降低了每个用户分摊的成本。

　　1.2 G.657单模光纤的发展

　　FTTx是推动光纤需求的动力和光纤市场恢复强劲的希望，光纤业界对FTTx技术的发展和应用热情日益高涨。在这种形势下，ITU-T 第15研究组于2006-10-30—11-10在瑞士日内瓦召开了SG15 2005—2008研究期第4次全会，这次全会除了对多项光纤光缆标准进行了修订之外，在光纤光缆标准方面最引人注目的成果就是通过了G.657新标准，该新标准为《Characteristics of a Bending Loss Insensitive Single Mode Optical Fibers and Cables for the Access Network》，可见各个国家都对FTTx市场充满信心，并寄予厚望。

　　2009年11月，ITU-T正式通过了G.657单模光纤标准。G.657分为G.657 A和G.657 B，G.657 A与G.652后向兼容，适用于O、E、S、C和L波段(1260～1625 nm波长范围)，其传输特性和光学特性的技术要求同G.652 D相似，主要区别在于稍小的模场直径与较好的弯曲损耗特性。G.657 B光纤不强调其与G.652光纤的兼容性，而是突出其强烈的抗弯曲性能。