一、概述
我们知道,光纤的类型按光信号在纤内的传输模式这种传统的分类方法,可分为单模光纤(Single Mode Fibre)和多模光纤(Multi-mode Fibre)。在GB/T 14733.12《电信术语 光纤通信》中,对于单模光纤和多模光纤的定义详见下表1-1。因此,IEC将多模光纤的分类类别代码命名为A;单模光纤的分类类别代码分别命名为B、C和D,这些分类类别的单模光纤的区别,是基于对光纤机理的改变,以凸显光纤的某些特性,来适应于不同的用途场景。
表 1-1:单模光纤和多模光纤的定义
为此,IEC为所命名的不同类别的光纤,制定有专门的标准来规范其技术要求与测试方法等,这些标准的编号是IEC 60793-2-x系列,具体详见下表1-2。单模光纤的纤芯与包层所用材料均为石英(也称二氧化硅,或玻璃)材料;因此再由于是单模光纤,其不适用于按折射率分布进行分类,这一点于多模光纤的分类类别是不同的。
表 1-2:IEC关于光纤的标准(规范与分规范)
ITU-T主要是对B类别的子类别光纤进行了规范,它依据IEC 60793-2-50-x系列标准,重点结合B类别光纤光信号在传输网中的传输特性规定了光纤及光缆的属性。其标准的编号为G.65x系列,并以此编号作为B类别相应子类的光纤类别代码。下表1-3给出了关于B类别光纤IEC类型与ITU-T类型对应关系。
表 1-3:关于B类别光纤IEC类型与ITU-T类型对应关系
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在我国,结合我国光纤技术的具体情况,我国标准(国家表和通信行业标准)也对我国使用的单模光纤进行了规范。这些国内标准,参照IEC相应类别的单模光纤标准(主要是其机械性能和环境性能等)和ITU-T相应类别的单模光纤标准(主要是其光学特性和传输特性等)而编制。如对于B类别单模光纤的国家标准编号为GB/T 9771.x系列。
欲具体了解GB/T 9771.x系列标准情况介绍的请进入。
二、B 类别单模光纤
从IEC 60793-2《光纤 第2部分 产品规范 总则》标准的早期版本开始,除命名了A类别多模光纤外,单模光纤仅命名的是B类别。B类别单模光纤是我们日常使用的常规光纤,由于其传输衰减、传输色散等性能优越,故适应于光信号的长距离及高通道传输,主要应用于通信网的长途网、本地网及接入网的组网,适用于SDH、WDM和OTN系统。它基于其光信号的传输特性(如色散性能、弯曲性能、波长特性等)又进一步命名了B1~B6子类(是随着光纤技术的发展,IEC不断增加到目前的B6的,但无B3),当然其子类又可以进一步细分。由于B类光纤呈现出的良好的通信传输网组网特征,ITU-T重点从传输特性的角度对相应B类别的各子类光纤提出了规范要求,下述将以ITU-T建议G.65x系列的要求来对B类别单模光纤类型及特征做一介绍。
这里需要特别说明的是:而ITU-T将其建议B类别的不同子类的单模光纤,依据其相应光纤的传输特性及适用场合不同要求(如是否带光放大器、单通道或多通道、不同的工作波长下、不同的速率下、不同弯曲半径下等的场合)而进行了分级分类,其分级分类代号中也使用A、B等英文字母来命名,如G.655的A、B、C、D和E类等。但两者的分类含义是不同的,请不要混淆。
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1、非色散位移单模光纤(B1.1和B1.3类;G.652类)
非色散位移光纤(NDSF:Non-Dispersion Shifted Fiber),即ITU-T建议的G.652单模光纤,对应于IEC的B1类别纤,是目前通信网最常用的单模光纤。G.652建议于1984年10月首次批准发布,经过ITU-T的不断改进修订,逐步将G.652光纤类型进一步细分为G.652A、G.652B、G.652C和G.652D,但G.652A和G.652C类型已不常用了。
就其实质而言,G.652光纤可分为常规单模光纤(G.652A和G.652B)和低水吸收峰单模光纤(G.652C和G.652D)。常规单模光纤也称为非色散位移单模光纤(对应于B1.1类别纤);低水吸收峰单模光纤也称为波长段扩展的非色散位移单模光纤(对应于B1.3类别纤)。两者的性能特点如下表2-1-1所述。低水吸收峰单模光纤(G.653C和G.652D)是将1385nm附近高水吸收峰消除的一种光纤,美国朗讯科技公司于1988年研究出低水吸收峰光纤(G.652C光纤)。非色散位移光纤(NDSF)的一些技术特征列于下表2-1-2中。
表 2-1-1:常规单模光纤和低水吸收峰单模光纤的性能特点
表 2-1-2:ITU-T G65x规范的B类别单模光纤的特征
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2、色散位移单模光纤(B2类;G.653类)
色散位移光纤(DSF:Dispersion Shifted Fiber),即ITU-T建议的G.653单模光纤,对应于IEC的B2类别纤。它是于1988年11月被ITU-T首次批准发布的,在2003年12月G.653修订的第5个版本中细分为G.653A类和G.653B类型,分别对应于IEC的B2a和B2b类纤。色散位移光纤(DSF)的技术特征也列于表2-1-2中,以做比较。
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3、截止波长位移单模光纤(B1.2类;G.654类)
截止波长位移光纤(CSF,Cut-off Shifted Fibre)由ITU-T G.654所规范,对应于IEC的B1.2类别单模光纤。G.654首次发布于1988年11月,经过ITU-T的不断改进修订,逐步将G.654光纤类别进一步细分为G.654A、G.654B、G.654C、G.654D和G.654E,分别对应于IEC的B1.2a~ B1.2e。截止波长位移光纤(CSF)的技术特征也列于表2-1-2中。
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4、非零色散位移单模光纤(B4类;G.655类)
非零色散位移光纤(NZDSF:Non Zero Dispersion Shifted Fibre)即ITU-T于1996年首次提出的G.655光纤,对应于IEC的B4类别纤。在2000年,ITU将G.655光纤分为G.655A和G.655B;2003年又增加了G.655C;2006年又增加了G.655D和G.655E。G.655A光纤和G.655B光纤的主要区别详见下表2-4。目前较常用的是G.655C、G.655D和G.655E型光纤,分别对应于IEC的B4c、B4d和B4e型纤。非零色散位移光纤(NZDSF)的技术特征也列于表2-1-2中,以做比较。
表2-4:G.655A光纤和G.655B光纤的主要区别
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5、宽带非零色散位移单模光纤(B5类;G.656类)
宽波长段光传输用非零色散位移光纤(NZDSF-WOT:Non Zero Dispersion Shifted Fibre for Wideband Optical Transport),是ITU-T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,于2004年6月首次发布的G.656单模光纤,对应于IEC的B5类别纤。在整个1460至1625 nm的波长范围内,此光纤可同时用于粗波分复用(CWDM)和密集波分复用(DWDM)系统。宽波长段光传输用非零色散位移光纤(NZDSF-WOT)的技术特征也列于表2-1-2中。
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6、弯曲损耗不敏感单模光纤(B6类;G. 657类)
弯曲损耗不敏感单模光纤(BLIF,Bending-Loss Insensitive Fibre)即ITU-T于2006年12月发布的G. 657型纤,对应于IEC的B6类别纤。该类别光纤是改善了光纤的弯曲敏感特性,当初是以适应快速引入的光接入网络中(“光进铜退”),同时还应能配合已大量适用的G.652纤。目前,G. 657型已演进为G.657A.1、G.657A.2、G.657B.2和G.657B.3子类型,对应于IEC的B6a1、B6a2、B6b2和B6b3子类,并且其性能已不再受接入网的限制了。弯曲损耗不敏感单模光纤(BLIF)的技术特征也列于表2-1-2中。
欲详细了解G.657光纤特性性能参数的请进入。
三、C 类别单模光纤
IEC 60793-2的2007年版本(第6版本)标准中,在原命名A类别多模光纤和B类别单模光纤情况下,又增加命名了C类别单模光纤。C类别单模光纤由于其模场直径(MFD)相对较小,故适应于光信号的短距离传输,主要应用于设备内及设备间的互连。它基于光纤的MFD大小,又进一步命名了C1~C4子类。C类别单模光纤特性是由IEC 60793-2-60所规范;我国国家标准GB/T 31242参照其转化为国内标准。
欲详细了解GB/T 31242关于C类别单模光纤特性要求的请进入。
四、D 类别单模光纤
IEC 60793-2的2019年版本(第9版本)标准中,在原版本的基础上又增加命名了D类别单模光纤。D类别单模光纤由于改善了光纤的偏振态保持特性,故适应于偏振保持需求场景的光信号的传输(如光通信系统、工业制造系统、光纤激光器、光纤陀螺等场景)。它基于典型工作波长的大小,又进一步命名了D1~D3子类。D类别单模光纤特性是由IEC 60793-2-70所规范;我国通信行业标准YD/T 3432参照其转化为国内标准。
欲详细了解YD/T 3432关于D类别单模光纤特性要求的请进入。
五、关于OS类型单模光纤(OS1a和OS2)
对于单模光纤, ISO/IEC 11801-1《信息技术-用户房屋综合布线 第1部分 通用要求》又定义了一种分类方式。它依据多模光纤的传输衰减限值(单位:dB/km)与最小模式带宽(单位:MHz • km)及光纤的纤芯直径所不同,目前将单模光纤划分为OS1a和OS2两个等级分类(可简写为OSn)。其划分的目的,主要是为了适应在一定的长度距离内、在不同的光波段下,以支持一定速率的传输带宽;主要应用与综合布线系统之中。
欲详细了解IEC 11801标准对OSn多模光纤分类与特性要求的请进入。
六、其他改进类单模光纤
其他改进类单模光纤是指在G.652单模光纤的基础上对色散性能的某种改进,但ITU-T并没有为此专门发布专门的建议书标准。主要有:色散平坦光纤、色散补偿光纤(DCF)、光子晶体光纤(PCF)等。其简单介绍详见下附录。
附录:其他改进类单模光纤简介
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