光纤工程可行性研究方案(doc25)-工程可研(编辑修改稿)

光纤工程可行性研究方案(doc25)-工程可研(编辑修改稿)内容摘要：

多模光纤首先被美国采用为多家行业标准。 如 AT＆ T的室内配线系统标准、美国电子工业协会（ EIA）的局域网标准、美国国家标准研究所（ ANSI）的 100Mb／ s令牌网标准、 IBM的计算机光纤数据通信标准等。 50／ 125μm多模光纤主要在日本、德国作为数据通信标准使用，至今已有 18 年历史。 但由于北美光纤用量大和美国光纤制造及应用技术的先导作用，包括我国在内的多数国家均将 ／ 125μm 多模光纤作为局域网传输介质和室内配线使用。 自八十年代中期以来， ／ 125μm 光纤几乎成为 数据通信光纤市场的主流产品。 上述形势一直维持到九十年代中后期。 近几年随局域网传输速率不断升级， 50μm 芯径多模光纤越来越引起人们的重视。 自 1997年开始，局域网向 1Gb／ s发展，以 LED作光源的 ／ 125μm 多模光纤几百兆的带宽显然不能满足要求。 与 ／ 125μm 相比， 50／ 125μm 光纤数值孔径和芯径较小，带宽比 ／ 125μm 光纤高，制作成本也可降低 1／ 3。 因此，各国业界纷纷提出重新启用 50／ 125μm 多模光纤。 经过研究和论证，国际标准化组织制订了相 每 一 年 每 一 天 我 们 都 在 进 步 应标准。 但考虑到过去已有相当数量的 ／ 125μm 多模光纤在局域网中安装使用， 准中规定 50／ 125μm 和 ／ 125μm 多模光纤都可以作为 1GMbit／ s以太网的传输介质使用。 但对新建网络，一般首选 50／ 125μm 多模光纤。 50／ 125μm 多模光纤的重新启用，改变了 ／ 125μm 多模光纤主宰多模光纤市场的局面。 遵照上述标准，康宁公司 1998年 9月宣布推出两种新的多模光纤。 第一种为 InfiniCor300型，按 ／ 125μm标准，可在 1Gb／ s速率下， 850nm波长传输 300米， 1300nm 波长传输 550米。 第二种是 InfiniCor600型，按 50／125μm 标准，在 1Gb／ s速率下， 850nm波长和 1300nm波长均可传输 600米。 新一代多模光纤 虽然 1998年新出台的 1Gbit／ s网络中使用多模光纤的规范，但网络升级的发展比标准的制订还快。 目前要求传输速率达到 10Gbit／ s。 这使得 ／ 125μm 多模光纤的带宽限制更加突出。 为了解决这一问题，各大公司在最近一两年开发推出了几种新品种多模光纤，如康宁的 InfiniCor CL1000和 InfiniCor CL2020，朗讯的Lazr— SPEED，阿尔卡特的 GIGAlite等。 康宁在发布这种光纤时说： “ 康宁以娴熟的技术和新的折射率分布控制，推出这种以前只有单模光纤才能给出的特性而且能在网络中使用以前给多模光纤配套的低成本系统。 ” 在上述背景基础上，美国康宁和朗讯等大公司向国际标准化机构提出了 “ 新一代多模光纤 ” 概念。 新一代多模光纤的标准正由国际标准化组织／国际电工委员会（ ISO／ IEC）和美国电信工业联盟（ TIA— TR42）研究起草。 预计 2020年 3～ 4月推出，新一代多模光纤也将作为 10Gb／ s以太 网的传输介质，被纳入 IEEE10Git／ s以太网标准。 新一代多模光纤的英文缩写 “NGMMF” （ New Generation Multi Mode Fiber）已被国际通用，并可作为关键词在国际网站查询。 目前，新一代多模光纤的全面技术指标尚未正式公布，但从标准制订的相关报道及有关技术网站中可以得到如下确切信息： 新一代多模光纤是一种 50／ 125μm ，渐变折射率分布的多模光纤。 采用 50μm 芯径是因为这种光纤中传输模的数目大约是 多模光纤中传输模的 1／。 这可有效降低 多模光纤的模色散，增加带宽。 对 850nm波长， 50／ 125μm 比 ／ 125μm 多模光纤带宽可增加三倍（ ）。 按，在 1Gbit／ s速率下， 芯径多模光纤只能传输 270米；而 50μm 芯径多模光纤可传输550米。 实际上最近的实验证实：使用 850nm垂直腔面发射激光器（ VCSEL）作光源，在 1Gbit／ s速率下， 50μm 芯径标准多模光纤可无误码传输 1750米（线路中含 5对连接器）， 50μm 芯径新一代多模光纤可无误码传输 2020米（线路中 含 2对连接器）。 在 10Gbit／ s下， 50μm 芯径新一代多模光纤可传输 600米，而具有 200／ 入带宽的标准 芯径多模光纤只能传输 35米。 采用 50μm 芯径的另一个原因是以前人们看中 芯径多模光纤的优点，随技术的进步已变得无关紧要。 在八十年代初中期， LED光源的输出功率低，发散角大，连接器损耗大，使用芯径和数值孔径大的光纤以使尽多光功率注入是必须考虑的。 而当时似乎没人想到局域网速率可能会超过 100Mbit／ s，即多模光纤的带宽性能并不突出。 现在由于 LED输出功率 和发散角的改进、连接器性能的提高，尤其是使用了 VCSEL，光功率注入已不成问题。 芯径和数值孔径已不再像以前那么重要，而 10Gbit／ s的传输速率成了主要矛盾，可以提供更高带宽的 50μm 芯径多模光纤则倍受青睐。 每 一 年 每 一 天 我 们 都 在 进 步 以往传统的多模光纤网络使用发光二极管（ LED）做光源。 在低速网络中这是一种经济合理的选择。 但二极管是自发辐射发光，激光器是受激发射发光，前者载流子寿命比后者长，因而二极管的调制速率受到限制，在千兆比及其以上网络中无法使用。 另外，二极管与激光器相比，其光束发散角大，光谱宽度 宽。 注入多模光纤后，激励起更多的高次模，引入更多波长成份，使光纤带宽下降。 幸运的是 850nm垂直腔面发射激光器（ VCSEL）不但具有上述激光器的优点，而且价格与 LED基本相同。 VCSEL的其他优点是：阈值电流低，可以不经放大，直接用逻辑门电路驱动，在 2Ggabit速率下，获得几毫瓦的输出功率；其 850nm的发射波长并不适用于标准单模光纤，正好用于多模光纤。 在这一波长下，可以使用廉价的硅探测器并有良好的高频响应；另一个令人瞩目的优点是 VCSEL的制造工艺可以容易地控制发射光功率的分布，这对提高多模光纤带宽十分 有利。 正是由于这些优点，新一代多模光纤标准将采用 850nm VCSEL做光源。 按上面叙述的激光器与发光管的比较来看，多模光纤使用激光器做光源，其传输带宽应得到大幅度提高。 但初步实验结果表明，简单地用激光器代替 LED做光源，系统的带宽不仅没有提高反而降低。 经过 IEEE专家组的研究发现，多模光纤的带宽还与光纤中的模功率分布或注入状态有关。 在预制棒制作工艺中，光纤的轴心容易产生折射率凹陷。 以前用 LED做光源，是过满注入（ OFL— OverFilled Launch），光纤的全部模式 （几百个）都被激励，每个模携带自己的一部分功率。 光纤中心折射率的畸变只影响少数模式的时延特性，对光纤模带宽的影响相对有限。 所测出的多模光纤带宽，对于用 LED做光源的系统是正确的。 也就是说可以用这样测出的带宽数据估算系统的传输速率和距离。 但是，当用激光器做光源时，激光器的光斑仅几微米，发散角也比 LED小，因而只激励在光纤中心传输的少数模式，每个模式都携带相当大的一部分功率，光纤中心折射率畸变对这些仅有的、少数模式时延特性的影响，使多模光纤带宽明显下降。 因此不能用传统的过满注入（ OFL）方法来测量用激光器做光源 的多模光纤的带宽。 新标准将使用限模注入法（ RML— Restricted Mode Launch）测量新一代多模光纤的带宽。 用这种方法测出的带宽叫 “ 激光器带宽 ” 或 “ 限模带宽 ” ，以前用 LED做光源测出的带宽叫 “ 过满注入带宽 ”。 两者分别表示用激光器和 LED做光源注入时的多模光纤带宽。 限模注入和多模光纤激光器带宽的标准由 TIA FO—。 目前已完成 多模光纤检测规程 FOTP— 203和 FOTP— 204（ FOTP— Fiber Optic Test Procedure），内容如下： FOTP— 203规定了用来测量多模光纤激光器带宽的光源的功率分布。 要求光源经过一段短的多模光纤耦合之后，其近场强度分布应满足在中心 30μm 范围内光通量大于 75％，在中心 9μm 范围内光通量大于 25％。 新标准中没有推荐使用 VCSEL做光源对带宽进行测量，这是考虑到不同厂家 VCSEL的光功率分布差别很大。 FOTP— 204规定使用限模光纤将光源耦合入多模光纤进行激光器带宽测量。 限模光纤用来对过满注状态进行滤波，限制对多模光纤高次模的激励。 限模光纤是一段芯径 ，数值孔径。 这种多模光纤折射率梯度指数接近于 2。 在 850nm和 1300nm过满注入条件下应有大于。 限模光纤的长度应大于 ，并小于 5米以避免瞬态损耗。 选取芯径 是因为其产生的注入状态最接近 VCSEL。 每 一 年 每 一 天 我 们 都 在 进 步 在实际使用中，激光器与多模光纤耦合可依照 Gbit／ s以太网标准推荐的法： ① 偏置注入 为避免上述激光器直接注入多模光纤出现的带宽恶化情况，标准规定使用模式调节连线（ Mode Conditioning Patch Cord— MCP）将激光器输 出耦合入多模光纤。 模式调节连线是一段短的单模光纤，它的一端与激光器耦合，另一端与多模光纤耦合。 标准规定单模光纤输出光斑故意偏离多模光纤轴心一段距离，允许偏离的范围是 17～ 24μm ，其目的是避开中心折射率凹陷，但又不偏离太远，只是选择性地激励一小组较低次模。 ② 中心注入 对折射率分布理想，没有中心凹陷的多模光纤可以使用中心注入而不用模式调节连线。 这样做的优点是可以有效提高多模光纤的激光器带宽，减少网络系统的复杂性和降低系统成本，目前一根模式调节连线约80～ 100美元。 康宁公司推出的 InfiniCor CL 1000（ 芯径）和 InfiniCor CL 2020（ 50μm 芯径）是目前千兆比以太网中 1300nm波长激光直接注入而不用模式调节连线的第一种多模光纤。 、光纤的选型 FIBERCOM 4芯室（内 /外）铠装多模 此光纤全面优化了 850 nm和 1300 nm 工作窗口的特性，具有最高的带宽和最低的衰减，满足了在 850 nm 和 1300 nm 窗口使用的要求。 FIBERCOM ┢ m 多模光纤是按照世界最先进水平设计、制造的。 产品应用 多模光纤低衰减、 高带宽等优越特性使其能广泛地应用于局域网络通信 (LAN)、视 频信号传输、音频信号传输和数据传输等领域，使用激光器 (Laser)或发光二极管 (LED)作为光源，特别 适用于吉位以太网 ()。 由于生产所用工艺 (PCVD)所具有的折射率分布控制精确，重复性好等 优势：多模光纤是目前市场上同类产品中带宽最高的光纤。 多模光纤适用于各类光缆结构，包括光纤带光缆、松套层绞光缆、骨架光缆、中 心管式光缆和紧套光缆等。 FIBERCOM光纤在使用中与用其它工艺生产的光纤相容。 产品标准 FIBERCOM公司对光纤产品的多项参数制订了更严格的标准。 为给用户以更大的方便。 多模光纤的最大交货盘长由 km 提高到 km。 工艺与涂层 FIBERCOM光纤采用等离子体激活化学气相沉积 (简称 PCVD)工艺制造光纤芯层，同时采用外部气相沉积 (简 称 OVD)工艺制造的合成石英管来形成光纤包层，结合这两种工艺的优点， FIBERCOM光纤具有折射率分布控制 精确、几何特性优越和衰减低等优点。 每 一。