一、光纤的结构

光纤，全称为光导纤维（Optical Fiber）是一种导光性极好、直径很细的圆柱形玻璃纤维。剥开光纤，从里到外依次是纤芯、包层和涂覆层。光纤的基本结构如图2-1所示。

纤芯位于光纤中心，直径 2a 通常为 5～50μm，作用是传输光波。包层，位于纤芯外层，直径 2b 为 100～150μm，作用是将光波限制在纤芯中。纤芯和包层即组成裸光纤，两者采用高纯度二氧化硅（SiO2）制成，但为了使光波在纤芯中传送，应对材料进行不同掺杂，纤芯掺杂微量的掺杂剂，如二氧化锗（GeO2），用以提高纤芯的折射率（n1），使包层材料折射率 n2比纤芯材料折射率 n1小，即光纤导光的条件是 n1＞n2。一次涂敷层是为了保护裸纤而在其表面涂上的聚氨基甲酸乙脂或硅酮树脂层，厚度一般为 30～150μm。套层又称二次涂覆或被覆层，多采用聚乙烯塑料或聚丙烯塑料、尼龙等材料。经过二次涂敷的裸光纤称为光纤芯线。二次涂覆的结构又有松套和紧套两种，如图2-2所示。

图2-1 光纤的结构

图2-2 紧套与松套光纤结构示意图

紧套是在一次涂覆层外紧紧套上塑料材料，光纤不能自由活动，这种光纤的结构简单，抗侧压能力弱，多作测试跳纤使用。松套则是在一根或多根经过一次涂覆的光纤外面包上塑料套管，并在套管中注入防水油膏，光纤的纤芯到套管中心距离大于 0.3mm，使光纤在套管收缩时仍能在管内滑动，抗侧压力强，适合于室内外各种场合使用。

二、光纤的导光原理

光纤的导光原理可以采用射线理论（几何光学）和波动理论来解释，在此我们只做几何光学导光原理的简要介绍。从几何光学的角度出发，在均匀的介质中光可以看成是光线，沿直线传播，不同介质对于光的阻碍不一样，就导致了光在不同的介质中以不同的速度传播，我们用折射率来表示介质对光的阻碍能力。如果ν是光在某种介质中的速度，c 是光在真空中的速度，那么折射率n可以由式（2-1）确定：

不同介质的折射率见表2-1。

表2-1 不同介质的折射率

通常，当一束光线照射在两种介质的交接面时，入射光线分成两束：反射光线和折射光线。

假设入射角为θ1，反射角为θ3，折射角为θ2，n1、n2为介质的折射率，按照菲涅耳反射定律和斯奈尔折射定律有：

当入射角增大，折射角也增大，若 n1＞n2，则θ1＜θ2。随着入射角的增大，折射角也增大。当入射角增大到一定值（见图2-3），折射角增大到 90°，光不再进入第二种介质，折射光线沿介质交界面传播，这个状态叫临界全反射，此时的入射角被称为临界角θc。如果入射角继续增大θ1>θc，则所有的光将反射回入射介质，这一现象称为全反射。光波在光纤中传播的原理就是利用全反射现象。

图2-3 光的反射与折射

三、光纤的分类

光纤的分类方式很多，主要的分类方式有3种：按传输模式分，按光纤剖面折射率分布分，按ITU-T建议分。

1.按传输模式分类

按照光纤传输的模式数量，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤。

（1）单模光纤

单模光纤（Single Mode Fiber，SMF）的纤心直径很小如图2-4 所示，在给定的工作波长上只能以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。光信号可以沿着光纤轴向传播，因此光信号的损耗很小，色散也很小，传播的距离较远。受限于单模光纤偏正模色散（Polarization Mode Dispersion，PMD），单模光纤的建议芯径为 8～10μm，包层直径为125μm。

图2-4 单模与多模光纤芯包比对比图

（2）多模光纤

多模光纤（Multi Mode Fiber，MMF）是在给定的工作波长上，能以多个模式同时传输的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为 50～200μm，而包层直径的变化范围为 125～230μm。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能要差。

2.按折射率分布分类

多模光纤按折射率分布，可分为多模突变型光纤和多模渐变型光纤。

① 突变型光纤纤芯的折射率和包层的折射率都是常数。在纤芯和包层的交界面，折射率呈阶梯型变化，又称为阶跃型光纤。突变型光纤的折射率分布如图2-5所示。

图2-5 突变与渐变光纤的折射率分布与光轨迹

② 渐变型光纤的纤芯折射率随着半径的增加而按一定规律减小，如图2-5 所示。纤芯的折射率的变化是近似抛物线，由于渐变型光纤具有透镜那样的“自聚焦“作用，对光脉冲的展宽也就比突变型光纤小得多，因此光信号传输距离较长，目前使用的多模光纤均为此类。

3.ITU-T建议的光纤分类

① G.651光纤：渐变多模光纤。

② G.652 光纤：常规单模光纤，也称为非色散位移光纤，其零色散波长为 1.31μm，在1.55μm处有最小损耗，是目前应用最广的光纤。

③ G.653 光纤：色散位移光纤，在 1.55μm 处实现最低损耗与零色散波长一致，但由于在1.55μm处存在四波混频等非线性效应，阻碍了其应用。

④ G.654 光纤：性能最佳单模光纤，在 1.55μm 处具有极低损耗（大约 0.18dB/km）且弯曲性能好，常用作海底光缆。

⑤ G.655 光纤：非零色散位移单模光纤，在 1.55～1.65μm 处色散值为 0.1～6.0ps/（nm·km），用以平衡四波混频等非线性效应，适用于高速（10Gbit/s 以上）、大容量、DWDM系统。

光纤的传输特性

光纤的传输特性指的是光信号在光纤中所表现出来的特性。主要有损耗特性、色散特性和非线性效应等。

一、光纤的损耗特性

光信号在光纤内传输，随着传输距离的增大，能量会越来越弱，其中一部分能量在光纤内部被吸收，一部分能量突破光纤纤芯的束缚，辐射到了光纤外部，这种现象即称为光纤的损耗（或传输衰减）。在工程中，我们以损耗系数来衡量单位长度的光纤的损耗值。

若波长为λ的光信号以 Pi(mW)的光功率入射进光纤，经过 L(km)长度的距离后，出射的光功率为Po(mW)，则此光纤的损耗系数为：

光纤损耗的大小与波长有密切的关系，损耗与波长的关系曲线叫光纤的损耗谱（或衰减谱），在谱线上，损耗值比较高的地方，叫作光纤的吸收峰，较低的损耗所对应的波长，叫作光纤的工作波长（或工作窗口）。石英光纤的衰减谱如图2-6 所示，根据该图，光纤通信中常用的工作窗口主要有3个波长，即：

λ1=0.850μm(850nm)

λ2=1.310μm(1310nm)

λ3=1.550μm(1550nm)

光纤的传输损耗特性是决定光网络传输距离、传输稳定性和可靠性的最重要因素之一。光纤传输损耗的产生原因是多方面的，在光纤通信网络的建设和维护中，最值得关注的是引起光纤传输损耗的原因以及如何减少这些损耗。光纤使用中引起的传输损耗主要有接续损耗（光纤的固有损耗、熔接损耗和活动接头损耗）和非接续损耗（弯曲损耗、其他施工因素和应用环境所造成的损耗）两类如表2-2所示。不同类型的光纤在不同波长下的损耗衰减值不同，如表2-3所示。

图2-6 光纤的损耗谱图

表2-2 光纤的损耗分类

表2-3 常用光纤平均衰减

1.接续损耗

光纤的接续损耗主要包括光纤本征因素造成的固有损耗、非本征因素造成的熔接损耗、活动接头损耗3种。

（1）光纤固有损耗

主要源于光纤模场直径不一致、光纤芯径失配、纤芯截面不圆，以及纤芯与包层同心度不佳4点。其中，影响最大的是模场直径不一致。

（2）熔接损耗

非本征因素的熔接损耗主要由轴向错位、轴心（折角）倾斜、端面分离（间隙）、光纤端面不完整、折射率差、光纤端面不清洁及接续人员操作水平、操作步骤、熔接机电极清洁程度、熔接参数设置、工作环境清洁程度等因素造成。

（3）活动接头损耗

非本征因素的活动接头损耗主要由活动连接器质量差、接触不良、不清洁以及与熔接损耗相同的一些因素（如轴向错位、端面间隙、折角、折射率差等）造成。

2.解决接续损耗的方案

（1）工程设计、施工和维护工作中应选用特性一致的优质光纤

一条线路上尽量采用同一批次的优质名牌裸纤，以求光纤的特性尽量匹配，使模场直径对光纤熔接损耗的影响降到最低程度。

（2）光缆施工时应严格按规程和要求进行

配盘时尽量做到整盘配置（单盘≥500m），以尽量减少接头数量。敷设时严格按缆盘编号和端别顺序布放，使损耗值达到最小。

（3）挑选经验丰富训练有素的接续人员进行接续和测试

接续人员的水平直接影响接续损耗的大小，接续人员应严格按照光纤熔接工艺流程进行接续，严格控制接头损耗，熔接过程中时刻使用光域反射仪（OTDR）进行监测（接续损耗≤0.08dB/个），不符合要求的应重新熔接。使用光时域反射仪（OTDR）时，应从两个方向测量接头的损耗，并求出这两个结果的平均值，消除单向OTDR测量的人为因素误差。

（4）保证接续环境符合要求

严禁在多尘及潮湿的环境中露天操作；光缆接续部位及工具、材料应保持清洁，不得让光纤接头受潮；准备切割的光纤必须清洁，不得有污物。切割后光纤不得在空气中暴露时间过长。接续环境温度过低时，应采取必要的升温措施。

（5）制备完善的光纤端面

光纤端面的制备是光纤接续最为关键的工序。光纤端面的完善与否是决定光纤接续损耗的重要原因之一。优质的端面应平整，无毛刺、无缺损，且与轴线垂直，光纤端面的轴线倾角应小于 0.3 度，呈现一个光滑平整的镜面，且保持清洁，避免灰尘污染。还应选用优质的切割刀，并正确使用切割刀切割光纤。裸纤的清洁、切割和熔接应紧密衔接，不可间隔过长。移动光纤时要轻拿轻放，防止与其他物件擦碰而损伤光纤端面。

（6）正确使用熔接机

正确使用熔接机是降低光纤接续损耗的重要保证和关键环节。

① 应严格按照熔接机的操作说明和操作流程，正确操作熔接机。

② 合理放置光纤，将光纤放置到熔接机的 V 型槽中时，动作要轻巧。这是因为对纤芯直径为 10 nm 的单模光纤而言，若要熔接损耗小于 0.1dB，则光纤轴线的径向偏移要小于0.8nm。

③ 根据光纤类型正确合理地设置熔接参数（预放电电流、时间及主放电电流、主放电时间等）。

④ 在使用中和使用后应及时去除熔接机中的灰尘（特别是夹具、各镜面和 V 型槽内的粉尘和光纤碎末）。

⑤ 熔接机电极的使用寿命一般约2000次，使用时间较长后电极会被氧化，导致放电电流偏大而使熔接损耗值增加。此时可拆下电极，用蘸酒精的医用脱脂棉轻轻擦拭后再装到熔接机上，并放电清洗一次。若多次清洗后放电电流仍偏大，则须重新更换电极。

（7）选择优质的活动连接器

尽量选用优质合格的活动连接器，保证连接器性能指标符合相关规定活动接头的插入损耗应控制在0.3 dB/个以下，附加损耗不大于0.2 dB/个，所选的活动接头应接插良好、耦合紧密，防止漏光现象。

（8）保证活动连接器清洁

施工、维护中应注意清洗插头和适配器（法兰盘），并保证机房和设备环境的清洁，严防插头和适配器（法兰盘）有污物和灰尘，尽量减少散射损耗。

3.非接续损耗

光纤使用中引起的非接续损耗主要有：弯曲损耗、其他施工因素和应用环境造成的损耗。

（1）弯曲造成的辐射损耗

当光纤受到很大的弯折，弯曲半径与其纤芯直径具有可比性时，它的传输特性会发生变化。大量的传导模被转化成辐射模，不再继续传输，而进入包层被涂覆层或包层吸收，从而引起光纤的附加损耗。光纤的弯曲损耗有宏弯曲损耗和微弯曲损耗两种类型。

① 宏弯损耗。

光纤的曲率半径比光纤直径大的多的弯曲（宏弯）引起的附加损耗，称为宏弯损耗，其主要原因有：路由转弯和敷设中的弯曲；光纤光缆的各种预留造成的弯曲（预留圈、各种拿弯、自然弯曲）；接头盒中光纤的盘留、机房及设备内尾纤的盘绕等。

② 微弯损耗。

光纤轴产生 μm级的弯曲（微弯）引起的附加损耗，称为微弯损耗，其主要原因有：光纤成缆时，支承表面微小的不规则引起各部分应力不均匀而形成的随机性微弯；纤芯与包层的分界面不光滑形成的微弯；光缆敷设时，各处张力不均匀而形成的微弯；光纤受到的侧压力不均匀而形成的微弯；光纤遇到温度变化，因热胀冷缩形成的微弯等。

（2）其他施工因素和应用环境造成的损耗

① 不规范的光缆上架引起的损耗。

层绞式松套结构光缆容易产生此类损耗，原因在于：其一是光缆上架处多根松套管相互扭绞；其二是使用扎带将松套管绑扎到接头盒的容纤盘卡口时，使松套管出现急弯；其三是光缆上架时金属加强构件与光纤松套管出现上下错位。这些因素都会引起损耗增大。

② 热缩不良的热熔保护引起的损耗。

此类损耗主要原因有：其一是热熔保护管自身的质量问题，热熔后出现扭曲，产生气泡；其二是熔接机的加热器加热时，加热参数设置不当，造成热熔保护管变形或产生气泡；其三是热缩管不干净、有灰尘或沙砾，热熔时对接续点有损伤，引起损耗增大。

③ 直埋光缆不规范施工引起的损耗。

此类损耗主要原因在于：其一是光缆埋深不够，受到载重物体碾压后受损；其二是光缆路由选择不当，因环境和地形变化使光缆受到超出其容许负荷范围的外力；其三是光缆沟底不平，光缆出现拱起、挂起现象，回填后有残余应力；其四是其他原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

④ 架空光缆不规范施工引起的损耗。

此类损耗主要原因有：其一是在光缆敷设施工中，光缆打小圈、弯折、扭曲及打背扣，牵引时猛拉、出现浪涌，瞬间最大牵引力过大；其二是光缆挂钩使用不当，卡挂方向不一致出现蛇行弯，间隔过于稀疏，光缆因垂度过大而受力；其三是盘留于杆上的光缆未固定牢固，光缆受到长期外力和短期冲击力而遭到损伤；其四是光缆布放太紧，没考虑光缆的自然伸长率；其五是其他原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

⑤ 管道光缆不规范施工引起的损耗。

此类损耗主要原因在于：其一是光缆采用网套法布防时，牵引速度控制不好，光缆出现打背扣、浪涌；其二是穿放光缆时，没有布防塑料子管，光缆被擦伤；其三是其他原因造成光缆外护层受损伤而进水，造成氢损。

⑥ 机房、设备内尾纤和光纤跳线绑扎、盘绕不规范，出现交叉缠绕等现象造成损耗。

⑦ 光缆接头盒质量不良，接头盒封装、安装不规范，因外界作用造成接头盒受到损伤等，造成进水而出现氢损。

⑧ 光缆在架设过程中的拉伸变形，接续盒中夹固光缆压力太大，熔纤盘中热熔管卡压过紧，熔纤盘中光纤盘绕不规范等引起的损耗。

4.解决非接续损耗的方案

（1）工程查勘设计、施工中，应选择最佳路由和线路敷设方式。

（2）组建、选择一支高素质的施工队伍，保证施工质量，这一点至关重要，任何施工中的疏忽都有可能造成光纤损耗增大。

（3）设计、施工、维护中，积极采取切实有效的光缆线路“四防”措施（防雷、防电、防蚀、防机械损伤），加强防护工作。

（4）使用支架托起缆盘布放光缆，不要把缆盘放倒后采用类似从线轴上放的办法布放光缆，不要让光缆受到扭力。光缆布放时，应统一指挥，加强联络，要采用科学合理的牵引方法。布放速度不应过快，连续布放长度不宜过长，必要时应采用倒“8”字，从中间向两头布放。在拐弯处等有可能损伤光缆的地方一定要小心并采取必要的保护手段。遇到在闹市区布放光缆等需要临时盘放光缆的情况时，使用“8”字形盘留，不让光缆受到扭力。

（5）光缆布放时，必须注意允许的额定拉力和弯曲半径的限制，在光缆敷设施工中，严禁光缆打小圈及弯折、扭曲，防止打背扣和浪涌现象。牵引力不超过光缆允许的 80%，瞬间最大牵引力不超过 100%，牵引力应加在光缆的加强件上，特别注意不能猛拉和发生扭结现象。光缆转弯时弯曲半径应不小于光缆外径的15～20倍。

（6）不要使用劣质的，尤其是已经弯曲变形的热缩套管，这样的套管在热缩时内部会产生应力，施加在光纤上会使损耗增加。携带、存放套管时，注意清洁，不要让异物进入套管。

（7）在接续操作时，要根据收容盘的尺寸决定开剥长度，尽量开剥长一些，使光纤较从容的盘绕在收容盘内（盘留长度为 60～100cm）。应该重视熔接后光纤的收容（光纤的盘纤和固定），盘纤时，盘圈的半径越大，弧度越大，整个线路的损耗越小，所以一定要保持一定的半径（R≥40mm），避免产生不必要的损耗，大芯数光缆接续的关键在收容。接续操作时，开缆刀切入光缆的深度要把握好，不要把松套管压扁使光纤受力。还应采用合格接头材料并按照规范和操作要求，正确封装、安装接头盒。

（8）机房内尽量整洁，尾纤应该有圈绕带保护，或单独给尾纤使用一个线，不使尾纤之间或与其他连线之间交叉缠绕，也尽量不要把尾纤（即使是临时使用）放在脚可以踩到的地方。光缆终端时注意避免跳线在走线中出现直角，特别是不应用塑料带将跳线扎成为直角，否则光纤因长期受应力影响引起损耗增大。跳线在拐弯时应走曲线，弯曲半径应不小于 40mm。布放中要保证跳线不受力、不受压，以避免跳线长期的应力疲劳。光纤成端操作（ODF）时，不要将尾纤捆扎太紧。

光纤入户（FTTH）是信息时代发展的必然，光网络互联是数字地球的明天。伴随着各级各类光纤通信网络的大量建设和运行，正视和解决光纤使用中引起的传输损耗问题必将在光纤通信工程设计、施工、维护中极大地改善和优化光纤通信网络传输性能。

二、光纤的色散特性

在光纤数字通信中，由于光纤中的信号是由不同的频率成分和不同的模式成分来携带的，这些不同的频率成分和不同的模式成分的传输速率不同，当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，这些不同频率与不同模式成分的光信号出现先后到达的情况，使光脉冲波形发生了时间上的展宽，这种现象即为色散。色散将导致码间干扰，在接收端将影响光脉冲信号的正确判决，误码率性能恶化，严重影响信息传送。

色散包括模式色散、材料色散、波导色散和偏振模色散，如表2-4所示。

表2-4 光纤的色散效应

1.模式色散

模式色散是由于光纤不同模式在同一波长下传播速度不同，使传播时延不同而产生的色散。只有多模光纤才存在模式色散，其主要取决于光纤的折射率分布。

2.材料色散

材料色散是由于光纤的折射率随波长变化而使模式内不同波长的光时间延迟不同产生的色散，其取决于光纤材料折射率的波长特性和光源的谱线宽度。

3.波导色散

波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的色散，其取决于波导尺寸和纤芯包层的相对折射率差。

波导色散和材料色散都是模式的本身色散，也称模内色散。对于多模光纤，既有模式色散，又有模内色散，但主要以模式色散为主。而单模光纤不存在模式色散，只有材料色散和波导色散，由于波导色散比材料色散小很多，通常可以忽略。

4.偏振模色散

偏振模色散是存在于光纤与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，但是由于光纤几何尺寸和外界压力的不对称导致了两种偏振模式具有不同的传输速度，产生时延，形成PMD，如图2-7所示。PMD的单位通常为

。

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。但PMD 与其他色散相比，几乎可以忽略，但无法消除，只能从光器件上使之最小化。脉冲宽度越窄的高速系统中，PMD的影响越大。

图2-7 单模光纤中的色散现象

单模光纤中的色散主要有光信号中不同频率成分的传输速度不同引起，这种色散称为色度色散。在色度色散可以忽略的区域，偏振模色散成为单模光纤的色散的主要部分。

在传输线路中可以采用色散补偿光纤来降低传输过程中累积的色散。对于色散的量化，多模光纤可以用群时延差来衡量，单模光纤用光纤色散系数来衡量，如 G.652 光纤在1550nm 处的色散系数约为 20ps/（nm·km），即光谱宽度为 1nm 的光信号以 1550nm 的波长在G.652的光纤中每传输1km就会产生20ps的脉冲延迟。

三、光纤的非线性效应

在带有掺铒放大器密、集波分复用、大容量、超高速的光纤通信系统中，由于大的光功率引起信号与光纤的相互作用而产生各种非线性效应见表 2-5。光纤的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）。

表2-5 光纤的非线性效应

1.自相位调制（SPM）

由于折射率与光强存在依赖关系，在光脉冲持续时间内折射率发生变化，脉冲峰值的相位对于前、后沿来说均产生延迟。随着传输距离的增大，相移不断积累，达到一定距离后显示出相当大的相位调制，从而使光谱展宽导致脉冲展宽，这就成为自相位调制。如图2-8所示。

当系统使用色散系数为负的光纤工作区时（如 G.653 光纤的短波长区、工作区色散为负的 G.655 光纤），SPM 将导致色散受限距离变短；当使用色散系数为正的光纤工作区时（如 G.652、G.653 光纤的长波长区、工作区色散为正的 G.655 光纤），SPM 将延长色散受限距离。

SPM影响主要发生在靠近发送侧的一定距离内，同时，低色散光纤也可以减少SPM对系统性能的影响。人们利用 SPM 效应与色散效应达到动态平衡的原理制成了光孤子通信。

图2-8 SPM现象

2.交叉相位调制（XPM）

当两个或多个不同频率的光波在非线性介质中同时传输时，每个频率光波的幅度调制都将引起光纤折射率的相应变化，从而使其他频率的光波产生非线性的相位调制，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。

适当地增大色散可削弱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及信道串扰。如图2-9 所示，FWM 的影响，导致在其他波长处产生了一个新的光波长。

图2-9 FWM现象

FWM 的产生与光纤色散有关，零色散时混频率最高，随着色散的增加，混频率迅速降低。DWDM系统通过采用G.655光纤，回避了1550nm零色散波长出现FWM效应。

4.受激拉曼散射（SRS）

受激拉曼散射的过程如下：

频率为 vin的入射光信号与介质相互作用，可能发射一个频率为 vs= vin-vv的斯托克斯光子和一个频率为vv的光学声子，在这个过程中能量保持守恒，光波产生下频移。

频率为 vin的入射光信号与介质相互作用，也可能吸收一个频率为 vv的声子而产生一个频率为va=vin vv的反斯托克斯光子，在这个过程中能量保持守恒，光波产生上频移。

这是一个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（分子振动态）之间相互作用和能量交换。

SRS效应将使短波长的信号被衰减，长波长信号被增强，如图2-10所示。

SRS 效应在光纤通信中有很多方面的应用，如利用拉曼增益制作分布拉曼放大器，对光信号提供分布式宽带。如中兴通讯 DWDM设备的DRA板即是利用SRS效应实现光放大功能。另外，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，形成通道间的拉曼串扰。

图2-10 SRS现象

5.受激布里渊散射（SBS）

此类散射属于由非线性效应引起的受激非弹性散射过程，起源于光子与声学声子（晶体振动态）之间的相互作用和能量交换。

SBS 效应可以制成光纤布里渊激光器和放大器，但是 SBS 将引起信号光源的不稳定性以及反向传输通道间的串话。随着系统传输速率的提高，SBS 的峰值增益显著降低，因此，SBS对高速光纤传输系统不会构成严重影响。

单模光纤的选用

在光传输系统中，由于单模光纤具有色散小、传输容量大的特点，大多数选用单模光纤作为传输介质，在选用单模光纤中主要在考虑以下因素的前提下合理选择光纤。

一、工作波长因素

（1）G.652 光纤在 1550nm 窗口衰减小，但其在 1550nm 窗口色散大，不利于高速系统的长距离传输。

（2）G.653 光纤在 1550nm 窗口色散为零，但其在波分复用时会出现四波混频效应，故被限用于单信道高速系统。

（3）G.655 光纤在 1550nm 窗口衰减小、色散低，大大减少四波混频效应，故其可用于远距离、波分复用、高速系统。

（4）新建系统在传输速率和价格允许的条件下，应优选G.655光纤。扩容系统将原系统的G.652光纤的工作波长选择到1550nm波长，可用色散补偿光纤来解决色散问题。

二、衰减和非线性因素

对采用波分复用和光纤放大器的高速系统，考虑四波混频等效应优先选用G.655光纤和G.652D光纤。

三、G.652D光纤的发展与应用

G.652光纤可细分为A、B、C、D 4个子类。其中G.652A和G.652B为常规单模光纤，其水峰处衰减未进行优化；G.652C和G.652D为低水峰单模光纤，永久地降低水峰的衰减。

1.几种G.652光纤的主要性能区别

（1）G.652C/D 规定了 1383nm 衰减特性，并经氢老化试验，使 OH-漂移出长波长，大于1700nm，不在光通信系统的工作波长范围内。

（2）G.652B相对于G.652A，PMDQ链路值由0.5降低至0.2。

（3）G.652D相对于G.652B，降低了水峰衰减，相对于G.652C降低了偏振模色散。

几种常用的单模光纤中能够传输的波长范围不同，其工作波段区别如表 2-6 与表 2-7所示。

表2-6 G.652光纤的光波段划分

表2-7 波段与波长关系

从表中可以看出，在 G.652C 与 G.652D 的可使用波长范围较宽，从 1260nm 一直到1625nm都可以进行通信，其中尤其以G.652D的应用最多。

2.G652D光纤的应用

（1）G.652D光纤在CWDW系统中的应用

城域网中“G.652D 光纤 CWDM”非常具有吸引力。由于 G.652D 光纤开通了全波段使用，因此适合于信道间隔大的CWDM，能显著降低系统成本。

目前，一些主流光传输设备供应商纷纷推出了商用的CWDM系统，支持8波并可升级到18波系统。只有低水峰光纤（G.652D）才能支持18波CWDM系统。

（2）G.652D光纤在DWDM系统中的应用

低水峰光纤为城域DWDM系统提供了更高的灵活性，优化波段分配。如将2.5Gbit/s光通道安排在S、C及L波段，而将10Gbit/s光通道安排在E波段。由于E波段的色度色散较小（相当于 C 波段色散的一半左右），10Gbit/s 光通道的色散受限距离将延长一倍，即160km以上，这样系统不需要色散补偿，保证系统的透明性。

（3）G.652D光纤在用户接入网中的应用

G.652D 光纤在“最后一公里”的用户接入网中同样大有可为，如基于 PON 技术系统。

目前，国外运营商已经普遍采用 G.652D 光纤。并逐步淘汰 G.652（A、B、C）光纤。而国内市场，虽已经有部分运营商开始指定使用G.652D光纤，但用量还不是很大。

四、传输网络建设中的光纤选择

目前，应用于长途骨干和城域网的光纤主要是 G.652、G.655 两种光纤。对于基于2.5Gbit/s 及其以下速率的 WDM 系统，G.652 光纤是最佳选择；G.652B/C/D 和 G.655 光纤均能支持基于 10Gbit/s 及更高速率的 WDM 系统；G.652C/D 光纤在城域网中的优势明显。

通常G.652单模光纤在C波段1530～1565nm和L波段1565～1625nm的色散较大，一般为 17～22ps/（nm·km）。在开通高速率系统及基于单通路高速率的 WDM 系统时，可采用色散补偿光纤（DCF）来进行色散补偿。但 DCF 同时引入较大的衰减，因此它常与光放大器一起工作，DWDM波长范围越宽，补偿困难越大。

G.655 光纤的基本设计思想是在 1550nm 窗口工作波长区具有合理的较低的色散，足以支持10Gbit/s的长距离传输而无需色散补偿，同时，其色散值又保持非零特性，具有一个起码的最小数值，足以抑制非线性影响，适宜开通具有足够多波长的WDM系统。

经过多年不懈努力，目前中国移动的省际传输网络及绝大多数省（市）内的传输网络均已具备相当的规模。

现有的省际传输网络按城域可分为东部环及西部环。其中东部环传输网络的光纤以G.655 光纤为主，西部环传输网络的光纤以 G.652B 光纤为主；省（市）内的传输网络则大多以G.652B光纤为主，只有部分省（市）采用G.655光纤。

根据现有传输网络中的光纤使用情况，以及目前的光纤技术发展水平和其所使用的范围等方面因素，提出以下光纤选择建议。

1.干线传输网

省际传输网络：东部环传输网络的后续建设，建议仍以 G.655 光纤为主；西部环传输网络的后续建设，建议以 G.652D 或 G.652B 光纤为主，在主干层面上可适当考虑采用G.655光纤。

各省（市）内的传输网络：可根据现有的网络所使用的光纤种类，优先采用 G.652D 或G.652B光纤及G.655光纤。

2.城域网

目前城域网的主流光纤是常规单模（G.652A/B）光纤，1383nm 区的衰减峰（即水峰）使其在E波段运用不理想。

为了打开光传输的E波段，可采用低水峰（G.652C/D）光纤，其在1260～1625nm区所有的波段都具有可用性。由于 G.652 光纤的色散系数较高，10Gbit/s 系数的色散距离限制在70km 左右，较长的环网将需要色散补偿块（DCM），当这种模块用于超长距离时，它们会导致系统价格的上升和具有较大的衰减。色散的限制使G.652 光纤适用于70km以下的传输距离。

G.655 光纤对于超过 70km 的传输应用是一个较好的选择。新一代的 G.655 光纤将在城域网中具有理想的工作性能，提供了 1440～1625nm 包括 C、S、L 波段的 DWDM 可用性，由于其色散系统数比 G.652 光纤小于一半，所以可能提供两倍于 G.652 光纤的色散受限距离。

五、根据不同的传输距离选择不同的光纤

1.70～200km的城域骨干网

如果不考虑10Gbit/s以上的应用，可采用G.652D或G.652B光纤。

如果考虑40Gbit/s以上的应用和10Gbit/s以上的全光网应用，建议采用符合G.655规范的光纤，PMDQ的链路值要求尽可能地低。

2.20～70km的城域接入网

如果不考虑40Gbit/s以上的应用，建议采用G.652D或G.652B光纤。

如果考虑40Gbit/s以上的应用和全光网应用，建议采用符合G.655规范的光纤，PMDQ的链路值要求尽可能的低。