光纤的色散特性

Ⅰ 光纤色散的分类

光纤色散的定义

在光纤中传输的光信号（脉冲）的不同频率成分或不同的模式分量以不同的速度传播，到达一定距离后必然产生信号失真（脉冲展宽），这种现象称为光纤的色散或弥散。光纤中传输的光信号具有一定的频谱宽度，也就是说光信号具有许多不同的频率成分。同时，在多模光纤中，光信号还可能由若干个模式叠加而成，也就是说上述每一个频率成份还可能由若干个模式分量来构成。

光纤色散的种类

1、模式色散

多模传输时，光纤各模式在同一波长下，因传输常数的切线分量不同，群速不同所引起的色散。多模光纤中，以不同角度射入光纤的射线在光纤中形成不同的模式。光纤基本结构中的图画出了三条不同角度的子午射线。其中沿轴心传输的射线为最低次模，其切线方向的传输速度（即群速）最快，首先到达终端。沿刚好产生全反射角度传输的射线为最高次模，其切线方向的传输速度最慢，最晚到达终端。它们到达终端的时间就有差异，模式间的这种时间差或时延差就叫做模式色散，或称模间色散。

多模光纤的色散用光纤带宽（MHzkm）表示，带宽是从频域特性表示光纤色散大小的。

信号不是单一模式会引起模式色散。多模光纤中，模式色散在三种色散中是主要的。

2、材料色散

是光纤材料的折射率随频率（波长）而变，可使信号的各频率（波长）群速度不同引起色散。

3、波导色散

某个模式本身，由于传输的是有一定宽度频带，不同频率下传输常数的切线分量不同，群速不同所引起的色散。

材料色散和波导色散在实际情况下很难截然分开，所以在许多情况下将这二种色散统称为模内色散。

这四种色散作用还相互影响，由于材料折射率n是波长λ（或频率w）的非线性函数，d2n/d2λ≠0，于是不同频率的光波传输的群速度不同，所导致的色散成为材料色散。

由于导引模的传播常数β是波长λ（或频率w）的非线性函数，使得该导引模的群速度随着光波长的变化而变化，所产生的色散成为波导色散（或结构色散）。

4、偏振模色散

指光纤中偏振色散，简称PMD（polarizationmodedispersion），它是由于实际的光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化或扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，引起信号失真。

不同的导引模的群速度不同引起的色散成为模间色散，模间色散只存在与多模光纤中。

色散限制了光纤的带宽—距离乘积值。色散越大，光纤中的带宽—距离乘积越小，在传输距离一定（距离由光纤衰减确定）时，带宽就越小，带宽的大小决定传输信息容量的大小。

Ⅱ 为什么说渐变型光纤的色散特性要优于阶跃型光纤的色散特性

色散与光纤的几何尺寸和折射率有关！阶跃多模光纤的主要缺点是存在大的模间色散，光纤带宽很窄，而单模光纤没有模间色散只有模内色散，所以带宽很宽。但是单模光纤芯径很小，所以光耦合进光纤是很困难的，所以才研发出多模渐变光纤。至于渐变多模光纤为什么模间色散很小，可以看下它们的传输路径。渐变多模光纤虽然各模光线路径不同，到但传输速度也不同，到达终点所用时间基本一样，所以模间色散很小！

Ⅲ 信号在光纤中传播的色散特性是怎样描述的

由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种模式成分，在传输过程中，因专群速度不同属互相散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理现象称为色散。光纤色散的存在使传输的信号脉冲畸变，从而限制了光纤的传输容量和传输带宽。从机理上说，光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

Ⅳ 光纤的光学特性包含哪几项

光纤光学特性参数测试

(1)单模光纤模场直径的测试方法

模场直径是单模光纤基模（LP01）模场强度空间分布的一种度量，它取决于该光纤的特性。

模场直径（MFD）可在远场用远场光强分布Pm(θ)、互补孔径功率传输函数α(θ)和在近场用近场光强分布f2(r)来测定。模场直径定义与测量方法严格相关。

单模光纤模场直径的测试方法有三种。

●直接远场扫描法

直接远场扫描法是测量单模光纤模场直径的基准试验方法（RTM）。它直接按照柏特曼（Petermann）远场定义，通过测量光纤远场辐射图计算出单模光纤的模场直径。

●远场可变孔径法

远场可变孔径法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光功率穿过不同尺寸孔径的两维远场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。

●近场扫描法

近场扫描法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光纤径向近场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。

一般商用仪表模场直径测试方法是远场变孔径法(VAFF)。

测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：

●准备2m（0.2m）的光纤样品，两端剥除被覆层，放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。

●将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端，检查光接收端的聚焦状态，如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。

●在光源的输出端保持测试光纤的注入条件不变，打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，进行模场直径的测试。

通过分析得到光纤模场直径的测试数据。

（2）单模光纤截止波长和成缆单模光纤截止波长的测试方法

测量单模光纤的截止波长和成缆单模光纤的截止波长的测试方法是传输功率法。

当光纤中的模大体上被均匀激励情况下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到规定值（0.1dB）时所对应的较大波长就是截止波长。传输功率法根据截止波长的定义，在一定条件下，把通过被测光纤（或光缆）的传输功率与参考传输功率随波长的变化相比较，得出光纤（或光缆）的截止波长值。

一般商用仪表模场直径测试方法是传输功率法。

测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：

①在样品制备时，单模光纤的截止波长的测试使用2m（0.2m）的光纤样品，成缆单模光纤的截止波长的测试使用22m的已成缆单模光纤。

②将测试光纤的两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。

③将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端, 检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在其屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。

④先在测试光纤不打小环的情况下，测试参考传输功率。

⑤再将测试光纤在注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。

⑥将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤（或光缆）的截止波长值。

光纤传输特性参数测试

(1)衰减的测试方法

衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，它取决于光纤的性质和长度，并受测量条件的影响。衰减的主要测试方法如下：

●截断法

截断法是测量光纤衰减特性的基准试验方法（RTM），在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率，从而直接得到光纤衰减。

●插入损耗法

插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），原理上类似于截断法，但光纤注入端的光功率是注入系统输出端的出射光功率。测得的光纤衰减中包含了试验装置的衰减，必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测量结果加以修正。

●后向散射法

后向散射法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率。这是一种单端测量方法。

一般商用仪表衰减的测试方法是截断法和后向散射法。

截断法测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：

①准备不短于1km或更长一些（一般一个光纤盘长：25km）的光纤样品，两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。

②将测试光纤盘的外端光纤通过专用夹具连接仪表的发射端，将测试光纤盘的内端光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。

③在光纤注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。

④保持光源的注入状态不变（在光纤注入端打一个半径30mm的小环），将测试光纤样品截断为2m的试样，光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。测试此时的传输功率。

将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤在1310nm和1550nm波段的衰减谱特性。

后向散射法测试中使用的仪表是光时域反射计。测试步骤如下：

①将测试光纤盘的外端通过熔接光纤连接器或裸纤适配器，接入光时域反射计进行测试。

②测试中光时域反射计使用最小二乘法（LSA）计算光纤的衰减，此方法可忽略光纤中可能的熔接或接头损耗对光纤链路测试造成的影响。

③如需分段测试光纤链路的衰减可使用两点法进行测试。

④光纤衰减测试中，应选择光纤测试曲线中的线性区域，避开测试曲线近端的饱和区域和末端的反射区域，测试两点间的光纤衰减（dB/km）。

⑤更改光时域反射计的测试波长，分别对1310nm和1550nm波长处的光纤衰减特性进行测试分析。

实际测试中，可以通过截断法和后向散射法两种测试方法验证光纤衰减的测试数据。对于带有光纤连接器的测试光纤样品，为了不破坏已安装的光纤连接器，则只能使用后向散射法进行单端非破坏性测试。

波长色散的测试方法

波长色散是由组成光源谱的不同波长的光波以不同群速度传输引起的光纤中每单位光源谱宽的光脉冲展宽，用ps/nm表示。它取决于该光纤的特性和长度。波长色散的主要测试方法如下：

●相移法

相移法是测量光纤波长色散的基准试验方法（RTM）。它在频域中通过检测、记录和处理不同波长正弦调制信号的相移来测量不同波长信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。

●脉冲时延法

脉冲时延法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在时域中通过直接检测、记录和处理不同波长脉冲信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。

●微分相移法

微分相移法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在1000nm~1700nm波长范围内由两个相近波长间的微分群时延来测量特定波长上的波长色散系数。

一般商用仪表波长色散的测试方法是相移法。

测试中使用的设备是色散测量仪。测试步骤如下：

①测试光纤样品应不短于1km。光纤两端做好光纤连接器。

②在色散测试时应先用两根标准光纤跳线分别连接色散测量仪的输入端和输出端，通过法兰盘连接两根光纤跳线的另一端，将色散测量仪自环，测试此时的参考值。

③再将测试光纤通过法兰盘接入光纤环路。

④根据测试光纤样品，设定光纤类型；数据拟合方式；光纤测试中的群折射率；测试光纤长度；；测试波长范围；波长间隔等。

⑤测试光纤的零色散波长、零色散斜率和色散系数等。通过对测试数据的分析处理得到光纤的色散特性。

光纤参数测试中的不确定度评定方法：光纤参数测试中的不确定度评定一般参考下面提到的方法进行。主要考虑测量仪器引入的不确定度和测量重复性两方面因素。

光纤参数测试中普遍存在的问题

以单模光纤B1.1类（即非色散位移单模光纤）、B1.3类（即波长段扩展的非色散位移单模光纤）和B4类（即非零色散位移单模光纤）为例说明光纤参数测试中普遍存在的问题。光纤参数测试中普遍存在的问题是单模光纤的截止波长指标超标的问题。

根据国内光纤光缆标准，截止波长可分为光缆截止波长λCC、光纤截止波长λC和跳线光缆截止波长λCj，光纤光缆的截止波长指标应符合表二中的相应规定。光缆使用长度不小于22m时应符合表二中λCC规定，使用长度小于22m但不小于2m时应符合表二中λCj规定，使用长度小于2m时应符合表二中λC规定，以防止传输时可能产生的模式噪声。

在对国内光纤光缆厂商光缆产品的委托测试中，在四种规格的光缆产品中以192芯（其中B1类光纤178芯，B4类光纤14芯）为抽样基数，随机抽取B1类光纤样品12根，B4类光纤样品4根，测试单模光纤的截止波长参数。测试结果中单模光纤的截止波长普遍存在超标现象。

在对国内光纤光缆厂商光缆产品的委托测试中，在四种规格的光缆产品中以192芯（其中B1类光纤178芯，B4类光纤14芯）为抽样基数，随机抽取B1类光纤样品12根，B4类光纤样品4根，测试单模光纤的截止波长参数。测试结果中单模光纤的截止波长普遍存在超标现象。

Ⅳ 如何用时域特性法来描述光纤的色散效应

对光纤参数的测试方法参照国标中相关的试验方法进行，下面列举出一些光纤基本参数的测试方法。光纤的特性参数中，几何特性参数对光纤的包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法做出相关说明；光学特性参数对模场直径、单模光纤的截止波长、成缆单模光纤的截止波长的测试方法做出相关说明；传输特性参数对光纤的衰减、波长色散的测试方法做出相关说明。2.1、光纤几何特性参数测试光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法。测量包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法是折射近场法、横向干涉法和近场光分布法（横截面几何尺寸测定）。光纤的折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试方法有三种。●折射近场法折射近场法是多模光纤和单模光纤折射率分布测定的基准试验方法（RTM），也是多模光纤尺寸参数测定的基准试验方法和单模光纤尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。折射近场测量是一种直接和精确的测量。它能直接测量光纤（纤芯和包层）横截面折射率变化，具有高分辨率，经定标可给出折射率绝对值。由折射率剖面图可确定多模光纤和单模光纤的几何参数及多模光纤的最大理论数值孔径。●横向干涉法横向干涉法是折射率剖面和尺寸参数测定的替代试验方法（ATM）。横向干涉法采用干涉显微镜，在垂直于光纤试样轴线方向上照明试样，产生干涉条纹，通过视频检测和计算机处理获取折射率剖面。●近场光分布法这种方法是多模光纤几何尺寸测定的替代试验方法（ATM）和单模光纤几何尺寸（除模场直径）测定的基准试验方法（RTM）。通过对被测光纤输出端面上近场光分布进行分析，确定光纤横截面几何尺寸参数。可以采用灰度法和近场扫描法。灰度法用视频系统实现两维（x-y）近场扫描，近场扫描法只进行一维近场扫描。由于纤芯不圆度的影响，近场扫描法与灰度法得出的纤芯直径可能有差别。纤芯不圆度可以通过多轴扫描来确定。一般商用仪表折射率分布的测试方法是折射近场法。测试中使用的仪表是光纤几何参数和折射率分布测量仪。测试步骤如下：①试样制备时应注意试样端面清洁、光滑并垂直于光纤轴。②测量包层时，端面倾斜角应小于1°。控制端面损伤，使其对测量精度的影响最小。③注意避免光纤的小弯曲。④将被测光纤剥除被覆层，用专用光纤切割刀切割出平整的端面, 放入光纤样品盒中，样品盒中注入折射率稍高于光纤包层折射率的折射率匹配液。⑤将光纤样品盒垂直放在光纤折射率分布测量仪的光源和光探测器之间，进行x-y方向的扫描测试。⑥通过分析得到光纤折射率分布、包层直径、包层不圆度、芯/包层同心度误差的测试数据。2.2、光纤光学特性参数测试(1)单模光纤模场直径的测试方法模场直径是单模光纤基模（LP01）模场强度空间分布的一种度量，它取决于该光纤的特性。模场直径（MFD）可在远场用远场光强分布Pm(θ)、互补孔径功率传输函数α(θ)和在近场用近场光强分布f2(r)来测定。模场直径定义与测量方法严格相关。单模光纤模场直径的测试方法有三种。●直接远场扫描法直接远场扫描法是测量单模光纤模场直径的基准试验方法（RTM）。它直接按照柏特曼（Petermann）远场定义，通过测量光纤远场辐射图计算出单模光纤的模场直径。●远场可变孔径法远场可变孔径法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光功率穿过不同尺寸孔径的两维远场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。●近场扫描法近场扫描法是测量单模光纤模场直径的替代试验方法（ATM）。它通过测量光纤径向近场图计算出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基础是柏特曼远场定义。一般商用仪表模场直径测试方法是远场变孔径法(VAFF)。测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：●准备2m（±0.2m）的光纤样品，两端剥除被覆层，放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。●将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端，检查光接收端的聚焦状态，如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。●在光源的输出端保持测试光纤的注入条件不变，打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，进行模场直径的测试。通过分析得到光纤模场直径的测试数据。（2）单模光纤截止波长和成缆单模光纤截止波长的测试方法测量单模光纤的截止波长和成缆单模光纤的截止波长的测试方法是传输功率法。当光纤中的模大体上被均匀激励情况下，包括注入较高次模在内的总光功率与基模光功率之比随波长减小到规定值（0.1dB）时所对应的较大波长就是截止波长。传输功率法根据截止波长的定义，在一定条件下，把通过被测光纤（或光缆）的传输功率与参考传输功率随波长的变化相比较，得出光纤（或光缆）的截止波长值。一般商用仪表模场直径测试方法是传输功率法。测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：①在样品制备时，单模光纤的截止波长的测试使用2m（±0.2m）的光纤样品，成缆单模光纤的截止波长的测试使用22m的已成缆单模光纤。②将测试光纤的两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。③将被测光纤连接入测量仪的输入和输出端, 检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在其屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。④先在测试光纤不打小环的情况下，测试参考传输功率。⑤再将测试光纤在注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。⑥将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤（或光缆）的截止波长值。2.3、光纤传输特性参数测试(1)衰减的测试方法衰减是光纤中光功率减少量的一种度量，它取决于光纤的性质和长度，并受测量条件的影响。衰减的主要测试方法如下：●截断法截断法是测量光纤衰减特性的基准试验方法（RTM），在不改变注入条件时测出通过光纤两横截面的光功率，从而直接得到光纤衰减。●插入损耗法插入损耗法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），原理上类似于截断法，但光纤注入端的光功率是注入系统输出端的出射光功率。测得的光纤衰减中包含了试验装置的衰减，必须分别用附加连接器损耗和参考光纤段损耗对测量结果加以修正。●后向散射法后向散射法是测量光纤衰减特性的替代试验方法（ATM），它测量从光纤中不同点后向散射至该光纤始端的后向散射光功率。这是一种单端测量方法。一般商用仪表衰减的测试方法是截断法和后向散射法。截断法测试中使用的仪表是光纤模场直径和衰减谱测量仪。测试步骤如下：①准备不短于1km或更长一些（一般一个光纤盘长：25km）的光纤样品，两端剥除被覆层, 放在光纤夹具中，用专用光纤切割刀切割出平整的端面。②将测试光纤盘的外端光纤通过专用夹具连接仪表的发射端，将测试光纤盘的内端光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰, 则需要进行位置和焦距的调整。③在光纤注入端打一个半径30mm的小环，滤除LP11模的影响，测试此时的传输功率。④保持光源的注入状态不变（在光纤注入端打一个半径30mm的小环），将测试光纤样品截断为2m的试样，光纤通过专用夹具连接仪表的接收端，检查光接收端的聚焦状态, 如果曲线不在屏幕的正中央或光纤端面不够清晰，则需要进行位置和焦距的调整。测试此时的传输功率。将两条传输功率测试曲线相比较，通过数据分析处理，得到光纤在1310nm和1550nm波段的衰减谱特性。后向散射法测试中使用的仪表是光时域反射计。测试步骤如下：①将测试光纤盘的外端通过熔接光纤连接器或裸纤适配器，接入光时域反射计进行测试。②测试中光时域反射计使用最小二乘法（LSA）计算光纤的衰减，此方法可忽略光纤中可能的熔接或接头损耗对光纤链路测试造成的影响。③如需分段测试光纤链路的衰减可使用两点法进行测试。④光纤衰减测试中，应选择光纤测试曲线中的线性区域，避开测试曲线近端的饱和区域和末端的反射区域，测试两点间的光纤衰减（dB/km）。⑤更改光时域反射计的测试波长，分别对1310nm和1550nm波长处的光纤衰减特性进行测试分析。实际测试中，可以通过截断法和后向散射法两种测试方法验证光纤衰减的测试数据。对于带有光纤连接器的测试光纤样品，为了不破坏已安装的光纤连接器，则只能使用后向散射法进行单端非破坏性测试。（2）波长色散的测试方法波长色散是由组成光源谱的不同波长的光波以不同群速度传输引起的光纤中每单位光源谱宽的光脉冲展宽，用ps/nm表示。它取决于该光纤的特性和长度。波长色散的主要测试方法如下：●相移法相移法是测量光纤波长色散的基准试验方法（RTM）。它在频域中通过检测、记录和处理不同波长正弦调制信号的相移来测量不同波长信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。●脉冲时延法脉冲时延法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在时域中通过直接检测、记录和处理不同波长脉冲信号的群时延，从而推导出光纤波长色散。●微分相移法微分相移法是测量光纤波长色散的替代试验方法（ATM）。它在1000nm~1700nm波长范围内由两个相近波长间的微分群时延来测量特定波长上的波长色散系数。一般商用仪表波长色散的测试方法是相移法。测试中使用的设备是色散测量仪。测试步骤如下：①测试光纤样品应不短于1km。光纤两端做好光纤连接器。②在色散测试时应先用两根标准光纤跳线分别连接色散测量仪的输入端和输出端，通过法兰盘连接两根光纤跳线的另一端，将色散测量仪自环，测试此时的参考值。③再将测试光纤通过法兰盘接入光纤环路。④根据测试光纤样品，设定光纤类型；数据拟合方式；光纤测试中的群折射率；测试光纤长度；；测试波长范围；波长间隔等。⑤测试光纤的零色散波长、零色散斜率和色散系数等。通过对测试数据的分析处理得到光纤的色散特性。光纤参数测试中的不确定度评定方法：光纤参数测试中的不确定度评定一般参考下面提到的方法进行。主要考虑测量仪器引入的不确定度和测量重复性两方面因素。3、光纤参数测试中普遍存在的问题以单模光纤B1.1类（即非色散位移单模光纤）、B1.3类（即波长段扩展的非色散位移单模光纤）和B4类（即非零色散位移单模光纤）为例说明光纤参数测试中普遍存在的问题。光纤参数测试中普遍存在的问题是单模光纤的截止波长指标超标的问题。

根据国内光纤光缆标准，截止波长可分为光缆截止波长λCC、光纤截止波长λC和跳线光缆截止波长λCj，光纤光缆的截止波长指标应符合表二中的相应规定。光缆使用长度不小于22m时应符合表二中λCC规定，使用长度小于22m但不小于2m时应符合表二中λCj规定，使用长度小于2m时应符合表二中 λC规定，以防止传输时可能产生的模式噪声。

Ⅵ 光纤有哪些主要特性和参数

①传输频带宽，速率高。
②传输损耗低，传输距离远。
③抗雷电和电磁的干扰性好。
④保密性好，不易被窃听或截获数据。
⑤传输的误码率很低，可靠性高。
⑥体积小、重量轻。
⑦光纤的缺点是接续困难，光接口还比较昂贵。

Ⅶ 色散的特征原因

色散能够给人们带来美丽的彩虹，但是如果色散发生在光通信系统中，就没有那么美好了。在“损耗”术语中，我们了解到，色散是光纤传输中的损耗之一。随着光纤制造工艺的不断提高，光纤损耗对光通信系统的传输距离不再起主要限制作用，色散上升为首要限制因素之一。
什么是色散呢？当光纤的输入端光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时域上的展宽，这种现象即为色散。以单模光纤中的色散现象为例，如下图一所示：
图一

单模光纤中的色散现象
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。
单模光纤中的色散主要由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，偏振模色散也成为单模光纤色散的主要部分。


1、色度色散简介：色度色散包括材料色散和波导色散。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率也不同，从而造成了光脉冲的展宽。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，因此也被成为结构色散。
这两种色散中，哪一种占主导地位？材料色散大于波导色散。根据色散的计算公示，在某一特定波长位置上，材料色散有可能为零，这一波长称之为材料的零色散波长。幸运的是，该波长恰好位于1310 nm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）。只要产生的色散在容限之内，仍可保证正常的传输。
2、色度色散的影响：色度色散主要会造成脉冲展宽和啁啾效应。脉冲展宽是光纤色散对系统性能的影响的最主要的表现。当传输距离超过光纤的色散长度时，脉冲展宽过大，这时，系统将产生严重的码间干扰和误码。色散不仅使脉冲展宽，还使脉冲产生了相位调制。这种相位调制使脉冲的不同部位对中心频率产生了不同的偏离量，具有不同的频率，即脉冲的啁啾效应（Chirp）。
啁啾效应将使光纤划分为正常色散光纤和反常色散光纤。正常色散光纤中，脉冲的高频成分位于脉冲后沿，低频成分位于脉冲前沿；反常色散光纤中，脉冲的低频成分位于脉冲后沿，高频成分位于脉冲前沿。在传输线路中，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。
3、如何消除色度色散对DWDM系统的影响：
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。 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，产生时延，形成PMD，如下图所示。PMD的单位通常为ps/km。
图二

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。 发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。复合光通过三棱镜等分光器被分解为各种单色光的现象，叫做光的色散。分开的单色光依次排列而成的光带叫做光谱。各种颜色的光在真空中都以恒定的速度 传播；而在介质中，光波的传播速度要减小；而且不同波长的光波，传播速度也各不相同。因此，同一介质对不同的单色光折射率是不同的，红色光的折射率最小，紫色光的折射率最大。介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn/dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。
复色光分解为单色光而形成光谱的现象．让一束白光射到玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是橙黄绿蓝靛，这样的光带叫光谱．光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光．由单色光混合而成的光叫复色光．自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光．在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。 1936年科希研究了材料在可见光区的折射率，将色散曲线表示为
此式称为科希公式，式中的a、b、c表征材料的特征的常数。我们把符合这一规律的色散称为正常色散，否则称为反常色散。一般来说，材料在吸收带附近，折射率均会发生突变（如图所示），显示出反常色散。

（1）设计并进行三棱镜实验当白光通过无色玻璃和各种宝石的碎片时，就会形成鲜艳的各种颜色的光，这一事实早在牛顿的几个世纪之前就已有了解，可是直到十七世纪中叶以后，才有牛顿通过实验研究了这个问题．该实验被评为“物理最美实验”之一。
牛顿首先做了一个有名的三棱镜实验，他在著作中记载道：“1666年初，我做了一个三角形的玻璃棱柱镜，利用它来研究光的颜色．为此，我把房间里弄成漆墨的，在窗户上做一个小孔，让适量的日光射进来．我又把棱镜放在光的入口处，使折射的光能够射到对面的墙上去，当我第一次看到由此而产生的鲜明强烈的光色时，使我感到极大的愉快．”牛顿的实验设计如下图：通过这个实验，在墙上得到了一个彩色光斑，颜色的排列是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．牛顿把这个颜色光斑叫做光谱．
（2）进一步设计实验，获得纯光谱
牛顿在上述实验中所得到的光谱是不纯的，他认为光谱之所以不纯是因为光谱是由一系列相互重叠的圆形色斑的像所组成．牛顿为了获得很纯的光谱，便设计了一套光学仪器进行实验，其实验设计如图所示：
用白光通过一透镜后照亮狭缝S，狭缝后放一会聚透镜（凸透镜）以便形成狭缝S的像s‘．然后在透镜的光路上放一个棱镜．结果光通过棱镜因偏转角度不同而被分开，以至在白色光屏上形成一个由红到紫的光谱带．这个光谱带是由一系列彼此邻接的狭缝的彩色像组成的．若狭缝做得很窄，重叠现象就可以减小到最低限度，因而光谱也变得很纯．
（3）牛顿提出解释光谱的理论
牛顿为了解释三棱镜实验中白光的分解现象，认为白光是由各种不同颜色光组成的，玻璃对各种色光的折射率不同，当白光通过棱镜时，各色光以不同角度折射，结果就被分开成颜色光谱．白光通过棱镜时，向棱镜的底边偏折，紫光偏折最大，红光偏折最小．棱镜使白光分开成各种色光的现象叫做色散．严格地说，光谱中有很多各种颜色的细线，它们都及平滑地融在相邻的细线里，以至使人觉察不到它的界限．
（4）设计实验验证上述理论的正确性
为了进一步研究光的颜色，验证上述理论的正确性，牛顿又做了另一个实验．实验设计如图所示：
牛顿在观察光谱的屏幕DE上打一小孔，再在其后放一有小孔的屏幕de，让通过此小孔的光是具有某种颜色的单色光．牛顿在这个光束的路径上再放上第二个棱镜abc，它的后面再放一个新的观察屏V．实验表明，第二个棱镜abc只是把这个单色光束整个地偏转一个角度，而并不改变光的颜色．实验中，牛顿转动第一个棱镜ABC，使光谱中不同颜色的光通过DE和de屏上的小孔，在所有这些情况下，这些不同颜色的单色光都不能被第二个棱镜再次分解，它们各自通过第二个检镜后都只偏转一定的角度，而且发现，对于不同颜色的光偏转的角度不同．
通过这些实验，牛顿得出结论：白光能分解成不同颜色的光，这些光已是单色的了，棱镜不能再分解它们．
（5）单色光复合为白光的实验
白光既然能分解为单色光，那么单色光是否也可复合为白光呢”为此牛顿进行实验．如图55所示，把光谱成在一排小的矩形平面镜上，就可使光谱的色光重新复合为白光．调节各平面镜与入射光的夹角，使各反射光都落在光屏的同一位置上，这样就得到一个白色光班．
牛顿指出，还可以用另一种方法把色光重新复合为白光．把光谱画在圆盘上成扇形，然后高速旋转这个圆盘，圆盘就呈现白色．这种实验效果一般称为“视觉暂留效应”．眼睛视网膜上所成的像消失后，大脑还可以把印象保留零点几秒种．从而，大脑可将迅速变化的色像复合在一起，就形成一个静止的白色像．在电视屏幕上或电影屏幕上，我们能够看到连续的图像，其原因也正在于利用了人的“视觉暂留效应”．
（6）牛顿对光的色散研究成果．
牛顿通过一系列的色散实验和理论研究，把结果归纳为几条，其要点如下：
①光线随着它的折射率不同而颜色各异．颜色不是光的变样，而是光线本来就固有的性质．
②同一颜色属于同一折射率，反之亦然．
③颜色的种类和折射的程度为光线所固有，不因折射、反射和其它任何原因而变化．
④必须区别本来单纯的颜色和由它们复合而成的颜色．
⑤不存在自身为白色的光线．白色是由一切颜色的光线适当混合而产生的．事实上，可以进行把光谱的颜色重新合成而得到白光的实验．
⑥根据以上各条，可以解释三棱镜使光产生颜色原因与虹的原理等．
⑦自然物的颜色是由于该物质对某种光线反射得多，而对其他光线反射得少的原因．
⑧由此可知，颜色是光（各种射线）的质，因而光线本身不可能是质．因为颜色这样的质起源于光之中，所以如今有充分的根据认为光是实体．
（7）牛顿对于光的色散现象的研究方法的特点。
从以上可看出牛顿在对光的色散研究中，采用了实验归纳——假说理论——实验检验的典型的物理规律的研究方法，并渗透着分析的方法（把白光分解为单色光研究）和综合的方法（把单色光复合为白光）等物理学研究的方法．
光的色散说明了光具有波动性。因为色散是光的成分（不同色光）折射率不同引起的，而折射率由波的频率决定。光具有粒子性最典型的例子就是光电效应。

Ⅷ 光缆光纤的色散与它的参数

引言

随着计算机的普及和互联网的迅速发展，使得人们对信息的需求量与日俱增。这样光纤通信技术就义不容辞地承担起了海量信息的传输和交换。根据20多年的光纤通信技术工程应用经验，我们应该根据不同类型的网络所承担任务的特点来选择不同性能的光纤品种来完成不同类型的网络应用所应该履行各种各样的业务职责。为此，对于从事通信光纤研究人员就应该针对通信光纤具体的网络应用环境问题， 积极开展对光纤的材料种类、制造工艺和性能测量研究，以求能够用优越性价比的光纤来进一步满足核心网、城域网、接入网光纤通信技术发展的需求。

在长期从事通信光纤研究的实践工作中，人们已经掌握了可以用来制造光纤的材料有石英玻璃、多组份玻璃、红外玻璃、塑料、光子晶体等的基础上，还应该积极开展就各种光纤材料性能、制造方法、性能测量方法等方面的深入细致地研究分析。今天，为什么通信光纤大都选用石英玻璃，其理由是石英玻璃具有优越的物理、化学性能，原料提纯简单，气相沉积和拉丝成型控制精度高等。通信石英玻璃光纤的技术发展动向是从材料方面应该以合成材料来代替天然材料以提高材料纯度，降低光纤衰减。在制造工艺上必须采用复合工艺（如用PCVD+OVD等）来代替单一工艺（MCVD、AVD、PCVD或者OVD）以提高生产效率，降低光纤价格。以特殊的脱水工艺来消除通信石英玻璃光纤在1385nm的水峰来扩大通信石英玻璃光纤的可工作波长范围：1260～1670nm，以满足粗波分复用CWDM需求。

我们认为，在本文中除了应该在重点阐述光纤材料的同时，还应该兼顾通信光纤及其性能的研究和分析。因为不同的通信网络对光纤的性能要求各异，所以通信光纤研究人员已经根据网络的特点开发出了许多不同的类型的光纤品种，以满足各种各样通信网络层次的光纤通信技术的需要。人们正是针对DWDM核心网的远距离、大容量、高速率的通信特点研究出了核心网用的G.655 光纤和G.656 光纤以及接入网的短距离、小容量、低速率的特点， 研究出了接入网用的塑料光纤和光子晶体光纤。本文将简单介绍ITU-T 2004 年6月发布的宽带光传输非零色散位移光纤（G.656 光纤）、塑料光纤和光子晶体光纤的性能特点以及它们的最新研究动向。

2 研究动向

2.1 宽带光传输用非零色散光纤

G.655 光纤的研究重点就是优化色散系数、色散斜率、有效面积、工作波长范围。为了更加适应DWDM系统的传输速率、信道间隔、工作波长的不断变化需要，国际电信联盟第15 研究组于2003年1 月将2000年版的ITU-T G.655 A 、B 两种光纤，进一步细分为ITU-TG.655A、B、C三种光纤。他们细分的理由是G.655A光纤只支持200GHz及其以上间隔的DWDM，10Gbit/s系统传输400km在C波段的应用，也可以支持以10Gbit/s 为基础的DWDM 系统。G.655B 光纤支持100GHz 及其以下间隔的DWDM 在C 和L 波段的10Gbit/s 系统传输3000km 的应用。G.655C光纤消除在1385nm 附近的水峰，系统可以在1360～1530nm工作，既能满足100GHz 及其以下间隔的DWDM在C和L波段的应用，又能使N×10Gbit/s系统传输3000km，或者N× 40Gbit/s 系统传输80km以上。然而，G.655光纤在N×10Gbit/s的DWDM系统应用中，人们发现其存在着工作波长窄，色散斜率大等问题，为了解决G.655 光纤的问题，世界各个著名光纤制造厂商开展了宽带光传输用非零色散位移光纤的研究，最近几年已经研究出了这种新型光纤，即宽带光传输用非零色散位移光纤。

为了进一步规范各个著名光纤制造厂商宽带光传输用非零色散位移光纤的性能指标，2004年6月国际电信联盟标准化部门发布了宽带光传输用非零色散光纤和光缆的特性（ITU-T G.656 单模光纤和光缆）的建议。G.656 光纤是“宽带光传输用非零色散光纤”，即在宽阔的工作波长1460～1625nm 内色散非零。G.656 光纤实质上是一种宽带非零色散平坦光纤， 其特点在工作波长范围内色散应该大于所要求的非零值，有效面积合适，色散斜率基本为零。因此，G.656 光纤既可以显著降低系统的色散补偿成本，又可以进一步发掘石英玻璃光纤潜在的巨大带宽。G. 656光纤可保证通道间隔100GHz、40Gbit/s 系统至少传400km。G.656光纤和光缆的性能参数建议值，如表1所示。表2列出了G.656光纤链路和系统设计的一些重要参数之间的关系。为了使读者理解方便，本文就G.655 光纤和G.656 光纤的性能分别予以简单介绍。

G.655A 光纤支持ITU-T G.691、G.692 和G.693应用时的推荐使用值。对于G.692 应用，考虑到使用的具体光纤的信道波长和色散特性，最大的发射功率将受到限制，它适用于通道间隔200GHz及其以上DWDM系统在C波段的应用，同时也支持以10Gbit/s 为基础的DWDM系统。

G.655B 光纤支持以10Gbit/s 为基础的100Hz及其以下间隔的DWDM系统在C 波段和L 波段的应用。表2中所列出的G.655B 光纤参数支持ITU-T G.691、G.692、G.693和G.959.1 应用的推荐使用值。对于G.692 规定的应用，取决于所使用光纤的信道波长和色散特性，发射功率可以大于G.655A 光纤，典型的最小波长间隔为100GHz。G.655B 光纤的PMDQ 为0.50ps/km 1/2，可以保证10Gbit/s传输系统的传输距离达到400km。

G.655C 光纤性能与G.655B 光纤性能相似，但是G.655C 光纤应该既能满足100及其以下间隔的DWDM系统在C 波段和L波段的应用，又要求G.655C光纤的PMDQ比G.655B光纤低，即G.655C光纤的PMDQ为0.20ps/km 1/2，使得G.655C 光纤在N×10Gbit/s系统传输300km以上，或者支持N×40Gbit/s 系统传输80km以上的应用。

由表2得知，G.656 光纤性能本质仍然属于非零色散光纤。G.656 光纤与G.655 光纤不同的是，（1）具有更宽的工作带宽，即G.655 光纤工作带宽为1530～1625nm（C+L 波段）, 而G.656 光纤工作带宽则是1460～1625nm（S+C+L 波段），将来还可以拓宽超过1460～1625nm，可以充分发掘石英玻璃光纤的巨大带宽的潜力；（2）色散斜率更小（更平坦）能够显著地降低DWDM系统的色散补偿成本。G.656光纤是色散斜率基本为零、工作波长范围覆盖S+C+L波段的宽带光传输的非零色散位移光纤。由表2 可知，G.656光纤的PMDQ为0.10ps/km 1/2，使得G.656光纤在N×10Gbit/s 系统传输4000km以上，或者支持N×40Gbit/s系统传输400km以上的应用。G.656 光纤特别适合作为通道间隔100GHz、传输速率40Gbit/s、传输距离400km的DWDM或者CWDM系统的光传输介质。

2.2 塑料光纤

为了降低局域网光纤接入成本，短距离局域网光纤多采用石英玻璃光纤多模光纤加发光管的配置方案。那么局域网石英玻璃光纤的研究重点是通过提高多模光纤梯度折射率分布控制精度和改善光源注入条件的方法来提高石英玻璃多模光纤的工作带宽和减小光纤的衰减，以适应吉比特以太网和10吉比特以太网发展的需要。近几年，国内外著名的光纤机构纷纷研究出了新一代的50/125 μm的多模光纤。这种多模光纤的主要特点是由于光纤制造中消除了梯度折射率分布中心的缺陷，使得梯度折射率分布控制精度远远高于传统50/125μm的多模光纤，从而大大提高了多模光纤的工作带宽。新一代的50/125μm的多模光纤与850nm的VCSEL配合使用，可以实现在850nm波长上进行10Gbit/s 串行传输300m距离。

随着半导体材料制造水平的不断提高和生产成本的大幅度的降低，光纤、有源/无源光器件的价格日益便宜，从而推动了光纤到大楼（FTTB）、光纤到家庭（FTTH）、光纤到桌面（FTTD）的实用化发展进程。特别是最近几年，日本和美国等发达国家已经开发出了梯度折射率分布塑料光纤。由于塑料光纤制造工艺简单、材料便宜和连接成本低的新型光纤等，所以其已经被应用于企业和大学校园局域网的内部通信系统。

与石英玻璃光纤相比，塑料光纤（POF, Plastic Optical Fiber）以其芯径大、制造简单、连接方便、可用便宜光源等优点正在受到宽带局域网建设者的青睐。正是宽带局域网的迅速发展带来了POF 技术的革命性进步，特别是以全氟化的聚合物（如商用产品名称为CYTOP）为基本组成的氟化塑料光纤（PF-POF）在局域网的逐步使用，从而标志着PF-POF 正在由试验室步入局域网工程应用。

一般，在局域网的工程应用的POF是以全氟化的聚合物为基本组成的PF-POF。众所周知，PF-POF的研究要点为衰减、带宽、制造方法等问题。最早POF 是用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料制成的。由于PMMA材料中存在着大量的C-H键谐振会引起很大的光吸收，所以PMMA-POF 在650nm的衰减系数高达160dB/km以上。研究人员采用全氟化的聚合物材料为基本成份制造出了在850nm和1300nm的衰减系数小于20dB/km 的PF-POF。究其原因是氟化的聚合物中的C-F 键大大减小了光吸收，故全氟化的聚合物PF-POF 的衰减系数十分小。

与石英玻璃光纤相同，提高POF带宽主要方法有，（1）采用梯度折射率分布结构；（2）精确控制小的材料色散、高的模耦合和小的差分模衰减之间的作用。因此，为了提高POF带宽和减小模间色散，POF都采用梯度折射率分布结构；再通过选择小的材料色散材料，提高模耦合效率和减小差分模衰减等措施可达到提高POF带宽的目的。表3 列出了当前PMMA-POF、PF-POF和挤塑PF-POF的性能及其应用的最高水平，供读者参考。

长期以来，POF的生产采用的是1982年由日本庆应大学发明的“界面凝胶”工艺。该工艺利用作为包层的塑料管与塑料管内作为纤芯的混合液体之间发生的“界面凝胶”作用来形成POF的梯度折射率分布结构的。但是，“界面凝胶”工艺生产PF-POF 的“界面凝胶”反应需要很长的时间，所以该工艺的生产成本比较高。为了进一步降低POF的制造成本，美国OFS公司试验室的Whitney R.White 等人开发出了一种简单挤塑工艺来生产PF-POF。这种挤塑工艺是借助两台挤塑机分别挤出芯和包层材料熔体，然后两种材料熔体在挤塑机头处合为一体形成一个同心的熔体流，掺杂材料位于熔体的中心。在挤塑机头后，这些熔体材料流过一个长加热扩散管，从而允许来自熔体的中心的小分子掺杂剂扩散到包层材料熔体中。通过控制温度、停留时间和芯/包层材料的相对流速，人们就可以制造出各种折射率分布结构和芯/尺寸的PF-POF。挤塑PF-POF 的性能及其应用的最高水平，如表3所示。

2.3 光子晶体光纤

众所周知，材料科学是光纤通信技术的基础，即正是在半导体激光器和光纤的发明之后才诞生了光纤通信。由通信光纤研究的历程中，我们可以深切得到这样一个结论，通信光纤品种的不断更新、性能研究的突破，这一切都是建立在通信光纤材料研究的突破上。例如石英玻璃光纤的诞生， 使得世界的通信由电通信进入光通信；红外光纤的成功进一步减小了光纤的理论传输衰减； 塑料光纤的问世，又大大降低了光纤和接续的成本，从而推动了光纤通信到家庭、光纤到桌面的步伐。光子晶体光纤的结构特点，使得其具有独特性能，为光纤通信开发出新型光纤奠定了技术基础。随着PCF 的导光理论、制造工艺和应用技术的成熟，PCF有望成为下一代光纤通信用的光传输介质。1991 年，Russell 根据光子晶体传光原理又提出了光子晶体光纤的概念。最近，人们又利用石英玻璃管和石英玻璃棒研究出了光子晶体光纤。光子晶体光纤（PCF）是一种由单一介质（通常为石英玻璃，也可以为塑料）构成、并且在二维方向上呈现周期性紧密排列（周期性六角形）、而在三维空间（光纤轴向）基本保持不变的波长量级空气孔构成的微结构包层的新型光纤。与常规光纤不同，PCF是由石英玻璃—空气孔微小结构组成的光纤，其又可以分为实芯光纤和空芯光纤，即前者是由石英玻璃棒和石英玻璃毛细管加热拉制成的，而后者则是由石英玻璃管和石英玻璃毛细管加热拉制成的。正是通过前按照设计出的PCF 的基本结构: 按照预先设计的形状（六角形）将石英玻璃毛细管紧密地排列在作为纤芯的石英玻璃棒或一圈石英玻璃毛细管的周围，即集束成棒，再通过加热拉制就可以制成所需要的性能的PCF。表征PCF 性能的3 个特征参数是纤芯直径、包层空气孔直径、包层空气孔之间距离。在PCF的拉制过程中，改变拉制温度和速度就可以调整PCF的结构和性能，使得PCF作为光传输介质和光器件具有许多诱人之处。实际上，人们是通过调整纤芯直径、包层空气孔直径、包层空气孔之间距离方式来达到分别制造出具有低衰减、高色散、非线性效应小（大模场直径或者大有效面积）、保偏和小弯曲损耗等性能的PCF的目的。

PCF具有的低损耗、小色散、低非线性效应特性，使得其在光纤通信领域的应用是非常有前途的，尤其是对于长途通信系统。随着PCF 设计方法和制造工艺的不断改进，PCF性能日趋完善。特别是K.Tajima 等人通过合理设计结构参数，如空气孔直径d和空气孔间距r尺寸，以及d/ r值，从而达到既减小PCF的衰减，又改善PCF 的色散和色散斜率的目的。现在，PCF已经进入了实验室的光纤通信系统传输试验研究阶段。

2003年初的世界光纤通信（OFC）会议上，日本电报电话公司接入网业务系统试验实的K.Tajima等研制出衰减为0.37dB/km 、长度超过10km的超低衰减、长长度的PCF。PCF 具有完全的单模特性。PCF的可用工作波长范围为0.458 ～1.7μ m。只要对0.458～1.7μm工作波长范围进行优化，PCF的传输容量将会得到大大的提高。NTT公司的研究人员利用PCF组成10km的线路进行了8×10Gbit/s的波分复用传输试验，试验效果良好。C. Peucheret等人的研究小组利用5.6km的PCF线路进行工作波长为1550nm的40Gbit/s的传输试验。这个试验系统所用的PCF 的有效面积是72μm2、其衰减为1.7dB/km 、色散系数为32ps/km·nm。试验表明，PCF作为光信号传输介质，系统的性能没有明显的劣化。这充分证明，与常规光纤相比，PCF作为光信号传输介质最大的优势是在保证很小的偏振模色散系数的前提下，色散系数、有效面积和非线性系数可以灵活设计。随着PCF的导光理论、制造工艺和应用技术的成熟，PCF有望成为下一代光纤维通信用的光传输介质。

3 结论

由上所述，通信光纤技术的发展过程是光纤材料、制造技术、性能光纤和光纤品种发展过程。为此，我们可以得到这样3 个结论，（1）光纤通信的发展是光纤、器件、系统三者彼此发展，共同促进的结果；（2）不同种类的通信光纤是为不同层次的网络服务的；（3）为了满足新的通信系统应用， 光纤研究人员一定会不断地开发出新型的通信光纤。