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科普:什么是光纤工作波段

2020/6/16 1:01:55来源:作者:小枣君责编:骑士评论:

光纤通信,就是利用光作为信息载体,在纤芯中传输,进行通信。

然而,并不是所有的光,都适合光纤通信。光的波长不同,在光纤中的传输损耗就不同。

光纤的核心——纤芯(石英纤维)

为了尽可能减小损耗,保证传输效果,科研工作者一直在致力于寻找最合适的光。

上世纪 70 年代初,光纤通信开启实用化落地的进程。当时主要的研发对象,是多模光纤。

多模光纤的纤芯直径更大,容许不同模式的光在一根光纤上传输。

最早被使用的光,是波长为 850nm 的光,这个波段(band),也被直接称为 850nm 波段。

后来,到了 70 年代末 80 年代初,单模光纤开始了大规模的应用。

经过测试,工程师们发现,1260nm~1360nm 波长范围的光,由色散导致的信号失真最小,损耗最低。

所以,他们将这一波长范围采纳为早期的光通信波段,并命名为 O-band(O 波段)。O,是 “Orignal(原始)”的意思。

此后的三四十过年,经过漫长的摸索和实践,专家们逐渐总结出一个 “低损耗波长区域”,也就是 1260nm~1625nm 区域。这个波长区域范围的光,最适合在光纤中传输。

这个区域被进一步划分成了五个波段,分别是 O 波段,E 波段,S 波段,C 波段和 L 波段。

随着技术的不断演进变化,专家们还验证了光纤传输损耗和光波波长之间的规律,如下图所示:

最常用的波段,被称为 C 波段(1530nm~1565nm)。C,是 “conventional(常规)”的意思。

C 波段表现出的损耗最低,被广泛用于城域网、长途、超长途以及海底光缆系统。WDM 波分复用系统中,也经常用到 C 波段。

C 波段旁边的 L 波段(1565nm~1625nm),是损耗第二低的波段,也是行业的主流选择之一。当 C 波段不足以满足带宽需求的时候,也会采用 L 波段作为补充。L,是 “long-wavelength(长波长)”的意思。

S 波段(1460nm~1530nm),也就是 “short-wavelength(短波长)”波段,光纤损耗比 O 波段要高一些。它经常被用于 PON(无源光网络)系统的下行波长。

PON 就是家庭光纤宽带的那套系统。它的上行波长为 1310nm,下行波长为 1490nm。

最后再来看看 E 波段。

这个波段有点特别,它是五个波段中最不常见的波段。E,是 “extended(扩展)”的意思。

大家观察刚才那张波长和损耗关系图时,会发现,E 波段有一个明显的不规则激凸。

那是因为 1370-1410nm 波段,氢氧根离子(OH-)吸收,所以损耗急剧加大。这也被称为水峰。

早期的时候,因为工艺限制,光纤玻璃纤维中,经常残留有水(OH 基)杂质,导致 E 波段的衰减最高,无法正常使用。

后来,玻璃制作过程中的脱水技术发明,E 波段中最常用的光纤(ITU-T G.652.D)的衰减变得比 O 波段低。(这类光纤也被称为低水峰光纤或无水峰光纤。)

然而,由于在 2000 年之前安装的许多现有光纤光缆在 E 波段都显示出高衰减,因此,E 波段在光通信中仍有一些使用方面的限制。

除了以上波段之外,其实还有一个波段会被用到,那就是 U 波段(ultra-long-wavelength band,超长波段:1625-1675 nm)。U 频段则主要用于网络监控。

汇总一下,如下表所示:

好了,以上就是光通信波段的简单介绍,都是很基础的内容,希望对大家有所帮助!

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关键词:光纤

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