目 录
1．光纤的基本知识 . .............................................................................................................................. 2
1．1单模光纤和多模光纤 . ........................................................................................................... 2
1．2 光纤应用频率使用概况 . ...................................................................................................... 2
1．3 常用单模光纤类型及特点 . .................................................................................................. 3
2．光纤传输特性 . .................................................................................................................................. 4
2．1 光纤损耗 . .............................................................................................................................. 4
2．2 色散 . ...................................................................................................................................... 5
2．3 光纤的非线性效应 . .............................................................................................................. 7
3． 新的光纤类型 . ................................................................................................................................ 8
1．光纤的基本知识
本节简要介绍光纤的基本知识。
1．1单模光纤和多模光纤
1． G .652（普通单模光纤）
也称为色散非位移单模光纤，可以应用于1310nm 波长和1550nm 波长窗
口的区域。在1310nm 窗口区域有近似于零的色散，在1550nm 窗口损耗
最低，但是具有17ps/km•nm 的色散值。
当G .652光纤应用于1310nm 窗口时，仅适用于SDH 系统；当G.652光纤
应用于1550nm 窗口时，适用于SDH 系统和DWDM 系统，如果单通道速
率大于2.5Gbit/s，需要进行色散补偿。
2． G .653（色散位移单模光纤）
该类型光纤在1550nm 窗口同时获得最低损耗和最小色散值。因此，主要
运用于1550nm 窗口。
适用于高速、长距的单波长通信系统。但是采用DWDM 技术时，在零色
散波长区将出现严重的四波混频非线性问题，导致复用信道光信号能量的
衰减以及信道串扰。
3． G .655（非零色散位移单模光纤）
该类型光纤在1550nm 内，保证该窗口处具有最低损耗和较小的色散值。
适用于高速、长距的光通信系统。同时，波混频对DWDM 系统的影响，因此，DWDM 系统。
2．光纤传输特性
2．1 光纤损耗
光纤中传输的光功率将随传输距离的增加按指数衰减。
1．
1） 包括光纤材料本身的固有吸收损耗、材料中的杂质
吸收损耗（尤其是残留在光纤内的OH 成分导致的损耗）、瑞利散射损耗
） 由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及
作为系统的耦合与连接等引起的光纤附加损耗。包括光纤/光缆的弯曲损
耗、微弯损耗、光纤线路中的连接损耗、光器件之间的耦合损耗等。
光纤的衰减谱如图 1-1所示。窗口I 的平均损耗值为2dB/km，窗口II 的
平均损耗值为0.3dB/km~0.4dB/km，窗口III 的平均损耗值为
0.19dB/km~0.25dB/km，窗口V 的1380nm 处存在OH 吸收峰。
2． 常见单模光纤的线路损耗如表 2-所示。
表 2-1 单模光纤损耗值
--
2． 光纤损耗与信噪比的关系
光信噪比（OSNR ）是指光信号功率与噪声功率的比值。OSNR 是一个十
分重要的参数，对估算和测量系统的误码性能、工程设计与维护都有重要
意义。
以DWDM 系统接收端的OSNR 计算公式为例：
OSNR = Pout - 10㏒M - L + 58 - NF - 10㏒N
其中：Pout ：为入纤光功率（dBm ）；
M ：为WDM L dB ）；
NF ：为光放大器dB ）；
N ：为
OSNR 越低，此
DWDM OSNR 以及Q 值、误码率。只有三者全部满
2．2
在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的
这种色散称为色度色散。在
DWDM 传输系统的影响。
2． 2。1 色度色散
1． 色度色散简介
色度色散包括材料色散和波导色散。
（1） 材料色散：由于光纤材料石英玻璃对不同光波长的折射率不同，而光源具
有一定的光谱宽度，不同的光波长引起的群速度也不同，从而造成了光脉
冲的展宽。
（2） 波导色散：对于光纤的某一传输模式，在不同的光波长下的群速度不同引
起的脉冲展宽。它与光纤结构的波导效应有关，因此也称为结构色散。
材料色散大于波导色散。根据色散的计算公式，在某一特定波长位置上，
材料色散有可能为零，这一波长称为材料的零色散波长。幸运的是，该波
长恰好位于1310nm 附近的低损耗窗口，如G .652就是零色散光纤。
尽管光器件受色散的影响很大，但存在一个可以容忍的最大色散值（即色
散容纳值）
2． 色度色散的影响
（1） 脉冲展宽
当传输距离超过
光纤的色散长度时，误码。
（2） 啁啾效应
这种相位调制使脉冲的
具有不同的频率，即脉冲的啁
）。脉冲的高频成分位于脉冲后沿，低频成分位于脉冲前沿；
脉冲的低频成分位于脉冲后沿，高频成分位于脉冲前沿。
合理使用两种光纤，可以抵消啁啾效应，消除脉冲的色散
展宽。
消除色度色散对DWDM 系统影响的方法
对于DWDM 系统，由于系统主要应用于1550nm 窗口，如果使用G .652
光纤，需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF ），对色散进行补
偿，降低整个传输线路的总色散。
2． 2。2 偏振模色散
偏振模色散（PMD ）是存在于光纤和光器件领域的一种物理现象。
单模光纤中的基模存在两个相互正交的偏振模式，理想状态下，两种偏振模式应当具有相同的特性曲线和传输性质，但是由于几何和压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，形成PMD 。PMD 的单位通常为ps/km1/2。
在数字传输系统，PMD 将导致脉冲分离和脉冲展宽，对传输信号造成降级，并限制载波的传输速率。
PMD 与其他色散相比，几乎可以忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD 的影响越大。
2．3 光纤的非线性效应
在常规光纤通信系统中，发送光功率低，光纤呈线性传输特性。但是，对于DWDM 系统而言，当采用掺铒光纤放大器（EDFA ）后，光纤呈现非线性效应。
光纤非线性效应使DWDM 系统多波通道之间产生严重的串扰，引起光纤通信系统的附加衰减，限制发光功率、EDFA 的放大性能和无电再生中继距离。
非线性效应主要包括自相位调制（SPM ）、交叉相位调制（XPM ）、四波混频（FWM ）受激拉曼散射（SRS ）和受激布里渊散射（SBS ）。
1． 自相位调制（SPM ）
当光场较强时，输，即自相位调制
（SPM ）。
G .653光纤的短波长区，
或工作区色散为负的G G .652、G.653光纤的长波长区，
，SPM 将延长色散受限距离。
SPM 可减少
2． ）
每个频率光波
从而使其他频率的光波产生
非线性相位调制，即交叉相位调制（XPM ）。
通常伴随SPM 产生。XPM 将引起一系列非线性效应，如DWDM 系
统通道之间的信号干扰、光纤非线性双折射等现象，造成光纤传输的偏振
不稳定性。同时，XPM 对脉冲的波形和频谱也会产生影响。
适当的增大色散可削弱XPM 的影响。
3． 四波混频（FWM ）
FWM 是指，当多个频率的光载波以较强功率在光纤中同时传输时，由于
光纤的非线性效应引发多个光载波之间出现能量交换的一种物理过程。
FWM 导致复用信道光信号能量的衰减以及信道串扰。FWM 的产生与光
纤色散有关，零色散时混频效率最高，随着色散的增加，混频效率迅速降
低。DWDM 系统通过采用G .655光纤，回避了1550nm 零色散波长区出
现的FWM 效应。
4． 受激拉曼散射（SRS ）
属于由非线性效应引起的受激非弹性散射过程，起源于光子与光学声子（分子震动态）之间的相互作用和能量交换。
SRS 效应在光纤通信中有很多方面的应用，如利用拉曼增益可以制作分布式拉曼放大器，对光信号提供分布式宽带放大，如中兴通讯DWDM 设备的DRA 板即利用SRS 效应实现光放大功能。另一方面，SRS 对通信系统也会产生一定的负面影响，在DWDM 系统中，短波长信道的光会作为泵浦光将能量转移至长波长信道中，形成通道间的喇曼串扰。
5． 受激布里渊散射（SBS ）
SBS SBS 将引起信号光源的不稳定性，但是，随着系统传输速率的提高，SBS SBS 对高速光纤传输系统不会构成严重影响。3． 新的光纤类型
11550nm 窗口上，平均损耗0.15dB/km~0.19dB/km，比1310nm 窗口。
主要适用于长中继距离的光传输系统。
全波光纤
全波光纤，即无水峰光纤，通过消除1385nm 附近的氢氧根（OH ）离子，从而消除由OH 离子引起的附加水峰衰减，使光纤衰减仅由硅玻璃材料的内部散射损耗决定。
ITU-T 的建议无水峰光纤的编号为G .652 C&D，属于G .652光纤的一种，统一名称波长扩展的色散非位移单模光纤。
全波光纤的损耗在1310nm~1600nm波段趋于平坦。由于内部已清除氢氧根，因而光纤即便暴露在氢气环境下也不会形成水峰衰减，具有长期的衰减稳定性。
全波光纤可以提供从1280nm 到1625nm 的完整传输波段，全部可用波长范围比常规光纤增加约一半。
3． 真波光纤
--
真波光纤是目前被广泛应用的一种非零色散位移单模光纤（G.655光纤）。光纤特性与G .655光纤类似。真波光纤的零色散点在1530nm 以下的短波长区，在1549nm~1561nm的色散系数为2.0ps ／nm ·km~3.0ps／nm ·km 。 真波光纤的色散斜率和色散系数小，可容忍更高的非线性效应，适用于大容量的光传输系统，降低了建网成本。
4． 大有效纤芯面积光纤
光纤），它从本质上改进了系统抗非线性的能力。
除。有效面积越大，可承
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1．1单模光纤和多模光纤 . ........................................................................................................... 2
1．2 光纤应用频率使用概况 . ...................................................................................................... 2
1．3 常用单模光纤类型及特点 . .................................................................................................. 3
2．光纤传输特性 . .................................................................................................................................. 4
2．1 光纤损耗 . .............................................................................................................................. 4
2．2 色散 . ...................................................................................................................................... 5
2．3 光纤的非线性效应 . .............................................................................................................. 7
3． 新的光纤类型 . ................................................................................................................................ 8
1．光纤的基本知识
本节简要介绍光纤的基本知识。
1．1单模光纤和多模光纤
1． G .652（普通单模光纤）
也称为色散非位移单模光纤，可以应用于1310nm 波长和1550nm 波长窗
口的区域。在1310nm 窗口区域有近似于零的色散，在1550nm 窗口损耗
最低，但是具有17ps/km•nm 的色散值。
当G .652光纤应用于1310nm 窗口时，仅适用于SDH 系统；当G.652光纤
应用于1550nm 窗口时，适用于SDH 系统和DWDM 系统，如果单通道速
率大于2.5Gbit/s，需要进行色散补偿。
2． G .653（色散位移单模光纤）
该类型光纤在1550nm 窗口同时获得最低损耗和最小色散值。因此，主要
运用于1550nm 窗口。
适用于高速、长距的单波长通信系统。但是采用DWDM 技术时，在零色
散波长区将出现严重的四波混频非线性问题，导致复用信道光信号能量的
衰减以及信道串扰。
3． G .655（非零色散位移单模光纤）
该类型光纤在1550nm 内，保证该窗口处具有最低损耗和较小的色散值。
适用于高速、长距的光通信系统。同时，波混频对DWDM 系统的影响，因此，DWDM 系统。
2．光纤传输特性
2．1 光纤损耗
光纤中传输的光功率将随传输距离的增加按指数衰减。
1．
1） 包括光纤材料本身的固有吸收损耗、材料中的杂质
吸收损耗（尤其是残留在光纤内的OH 成分导致的损耗）、瑞利散射损耗
） 由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及
作为系统的耦合与连接等引起的光纤附加损耗。包括光纤/光缆的弯曲损
耗、微弯损耗、光纤线路中的连接损耗、光器件之间的耦合损耗等。
光纤的衰减谱如图 1-1所示。窗口I 的平均损耗值为2dB/km，窗口II 的
平均损耗值为0.3dB/km~0.4dB/km，窗口III 的平均损耗值为
0.19dB/km~0.25dB/km，窗口V 的1380nm 处存在OH 吸收峰。
2． 常见单模光纤的线路损耗如表 2-所示。
表 2-1 单模光纤损耗值
--
2． 光纤损耗与信噪比的关系
光信噪比（OSNR ）是指光信号功率与噪声功率的比值。OSNR 是一个十
分重要的参数，对估算和测量系统的误码性能、工程设计与维护都有重要
意义。
以DWDM 系统接收端的OSNR 计算公式为例：
OSNR = Pout - 10㏒M - L + 58 - NF - 10㏒N
其中：Pout ：为入纤光功率（dBm ）；
M ：为WDM L dB ）；
NF ：为光放大器dB ）；
N ：为
OSNR 越低，此
DWDM OSNR 以及Q 值、误码率。只有三者全部满
2．2
在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的
这种色散称为色度色散。在
DWDM 传输系统的影响。
2． 2。1 色度色散
1． 色度色散简介
色度色散包括材料色散和波导色散。
（1） 材料色散：由于光纤材料石英玻璃对不同光波长的折射率不同，而光源具
有一定的光谱宽度，不同的光波长引起的群速度也不同，从而造成了光脉
冲的展宽。
（2） 波导色散：对于光纤的某一传输模式，在不同的光波长下的群速度不同引
起的脉冲展宽。它与光纤结构的波导效应有关，因此也称为结构色散。
材料色散大于波导色散。根据色散的计算公式，在某一特定波长位置上，
材料色散有可能为零，这一波长称为材料的零色散波长。幸运的是，该波
长恰好位于1310nm 附近的低损耗窗口，如G .652就是零色散光纤。
尽管光器件受色散的影响很大，但存在一个可以容忍的最大色散值（即色
散容纳值）
2． 色度色散的影响
（1） 脉冲展宽
当传输距离超过
光纤的色散长度时，误码。
（2） 啁啾效应
这种相位调制使脉冲的
具有不同的频率，即脉冲的啁
）。脉冲的高频成分位于脉冲后沿，低频成分位于脉冲前沿；
脉冲的低频成分位于脉冲后沿，高频成分位于脉冲前沿。
合理使用两种光纤，可以抵消啁啾效应，消除脉冲的色散
展宽。
消除色度色散对DWDM 系统影响的方法
对于DWDM 系统，由于系统主要应用于1550nm 窗口，如果使用G .652
光纤，需要利用具有负波长色散的色散补偿光纤（DCF ），对色散进行补
偿，降低整个传输线路的总色散。
2． 2。2 偏振模色散
偏振模色散（PMD ）是存在于光纤和光器件领域的一种物理现象。
单模光纤中的基模存在两个相互正交的偏振模式，理想状态下，两种偏振模式应当具有相同的特性曲线和传输性质，但是由于几何和压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，形成PMD 。PMD 的单位通常为ps/km1/2。
在数字传输系统，PMD 将导致脉冲分离和脉冲展宽，对传输信号造成降级，并限制载波的传输速率。
PMD 与其他色散相比，几乎可以忽略，但是无法完全消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的超高速系统中，PMD 的影响越大。
2．3 光纤的非线性效应
在常规光纤通信系统中，发送光功率低，光纤呈线性传输特性。但是，对于DWDM 系统而言，当采用掺铒光纤放大器（EDFA ）后，光纤呈现非线性效应。
光纤非线性效应使DWDM 系统多波通道之间产生严重的串扰，引起光纤通信系统的附加衰减，限制发光功率、EDFA 的放大性能和无电再生中继距离。
非线性效应主要包括自相位调制（SPM ）、交叉相位调制（XPM ）、四波混频（FWM ）受激拉曼散射（SRS ）和受激布里渊散射（SBS ）。
1． 自相位调制（SPM ）
当光场较强时，输，即自相位调制
（SPM ）。
G .653光纤的短波长区，
或工作区色散为负的G G .652、G.653光纤的长波长区，
，SPM 将延长色散受限距离。
SPM 可减少
2． ）
每个频率光波
从而使其他频率的光波产生
非线性相位调制，即交叉相位调制（XPM ）。
通常伴随SPM 产生。XPM 将引起一系列非线性效应，如DWDM 系
统通道之间的信号干扰、光纤非线性双折射等现象，造成光纤传输的偏振
不稳定性。同时，XPM 对脉冲的波形和频谱也会产生影响。
适当的增大色散可削弱XPM 的影响。
3． 四波混频（FWM ）
FWM 是指，当多个频率的光载波以较强功率在光纤中同时传输时，由于
光纤的非线性效应引发多个光载波之间出现能量交换的一种物理过程。
FWM 导致复用信道光信号能量的衰减以及信道串扰。FWM 的产生与光
纤色散有关，零色散时混频效率最高，随着色散的增加，混频效率迅速降
低。DWDM 系统通过采用G .655光纤，回避了1550nm 零色散波长区出
现的FWM 效应。
4． 受激拉曼散射（SRS ）
属于由非线性效应引起的受激非弹性散射过程，起源于光子与光学声子（分子震动态）之间的相互作用和能量交换。
SRS 效应在光纤通信中有很多方面的应用，如利用拉曼增益可以制作分布式拉曼放大器，对光信号提供分布式宽带放大，如中兴通讯DWDM 设备的DRA 板即利用SRS 效应实现光放大功能。另一方面，SRS 对通信系统也会产生一定的负面影响，在DWDM 系统中，短波长信道的光会作为泵浦光将能量转移至长波长信道中，形成通道间的喇曼串扰。
5． 受激布里渊散射（SBS ）
SBS SBS 将引起信号光源的不稳定性，但是，随着系统传输速率的提高，SBS SBS 对高速光纤传输系统不会构成严重影响。3． 新的光纤类型
11550nm 窗口上，平均损耗0.15dB/km~0.19dB/km，比1310nm 窗口。
主要适用于长中继距离的光传输系统。
全波光纤
全波光纤，即无水峰光纤，通过消除1385nm 附近的氢氧根（OH ）离子，从而消除由OH 离子引起的附加水峰衰减，使光纤衰减仅由硅玻璃材料的内部散射损耗决定。
ITU-T 的建议无水峰光纤的编号为G .652 C&D，属于G .652光纤的一种，统一名称波长扩展的色散非位移单模光纤。
全波光纤的损耗在1310nm~1600nm波段趋于平坦。由于内部已清除氢氧根，因而光纤即便暴露在氢气环境下也不会形成水峰衰减，具有长期的衰减稳定性。
全波光纤可以提供从1280nm 到1625nm 的完整传输波段，全部可用波长范围比常规光纤增加约一半。
3． 真波光纤
--
真波光纤是目前被广泛应用的一种非零色散位移单模光纤（G.655光纤）。光纤特性与G .655光纤类似。真波光纤的零色散点在1530nm 以下的短波长区，在1549nm~1561nm的色散系数为2.0ps ／nm ·km~3.0ps／nm ·km 。 真波光纤的色散斜率和色散系数小，可容忍更高的非线性效应，适用于大容量的光传输系统，降低了建网成本。
4． 大有效纤芯面积光纤
光纤），它从本质上改进了系统抗非线性的能力。
除。有效面积越大，可承