10、光纤通信技术：原理、挑战与解决方案

光纤通信技术：原理、挑战与解决方案

1. 光纤特性与色散

1.1 零色散与低损耗波长

通过调整光纤形状，可使零色散点出现在接近 1.55mm 处，此位置能实现最低损耗，这是优化光纤性能的关键波长点。

1.2 色散平坦光纤

在一定波长范围内权衡波导色散和材料色散，可开发出色散平坦光纤。这种光纤能在更宽的波长范围内提升带宽特性，其折射率分布有特定设计。

1.3 不同类型光纤的色散特性

常见的光纤类型包括常规光纤、色散平坦光纤和色散位移光纤。常规光纤在约 1.55mm 处损耗最小，在 1.3mm 附近零色散。不同类型光纤的色散特性差异显著，具体如下表所示：
| 光纤类型 | 零色散波长 | 最大色散斜率 |
| — | — | — |
| 常规单模光纤 | 1.298 - 1.322mm（标称 1.31mm） | < 0.095 ps/(km·nm²) |
| 色散位移单模光纤 | 1.54 - 1.56mm（标称 1.55mm） | ≤ 0.07 ps/(km·nm²) |

1.4 带宽 - 长度积

带宽 - 长度积在零色散点（ZDP）处更大，但带宽取决于光源的光谱宽度。例如，对于 LED 发射器（光谱宽度 40nm），光纤在 ZDP 处的带宽 - 长度积约为 10 GHz/km；对于 LD 发射器（光谱宽度 2nm），该乘积超过 100 GHz/km。带宽 - 长度积的计算公式如下：
- 远离 ZDP 时：(B \times L \approx \frac{340.5}{s \times |\frac{dt}{d