11色散平坦光纤
色散移位光纤(DSF)是将单模光纤设计零色散位于1.55pm波段的光纤。而色
散平坦光纤(DFF:Dispersion Flattened Fiber)却是将从1.3Pm到1.55pm的较
宽波段的色散,都能作到很低,几乎达到零色散的光纤称作DFF。由于DFF要作到
1.3pm~1.55pm范围的色散都减少。就需要对光纤的折射率分布进行复杂的设计。
不过这种光纤对于波分复用(WDM)的线路却是很适宜的。由于DFF光纤的工艺比较
复杂,费用较贵。今后随着产量的增加,价格也会降低。
12色散补偿光纤
对于采用单模光纤的干线系统,由于多数是利用1.3pm波段色散为零的光纤构
成的。可是,现在损耗最小的1.55pm,由于EDFA的实用化,如果能在1.3pm零色散
的光纤上也能令1.55pm波长工作,将是非常有益的。
因为,在1.3Pm零色散的光纤中,1.55Pm波段的色散约有16ps/km/nm之多。
如果在此光纤线路中,插入一段与此色散符号相反的光纤,就可使整个光线路的
色散为零。为此目的所用的是光纤则称作色散补偿光纤(DCF:DisPersion Compe-
nsation Fiber)。
DCF与标准的1.3pm零色散光纤相比,纤芯直径更细,而且折射率差也较大。
DCF也是WDM光线路的重要组成部分。
13偏派保持光纤
在光纤中传播的光波,因为具有电磁波的性质,所以,除了基本的光波单一
模式之外,实质上还存在着电磁场(TE、TM)分布的两个正交模式。通常,由于
光纤截面的结构是圆对称的,这两个偏振模式的传播常数相等,两束偏振光互不
干涉。但实际上,光纤不是完全地圆对称,例如有着弯曲部分,就会出现两个偏
振模式之间的结合因素,在光轴上呈不规则分布。偏振光的这种变化造成的色散,
称之偏振模式色散(PMD)。对于现在以分配图像为主的有线电视,影响尚不太大。
但对于一些未来超宽带有特殊要求的业务,如:①相干通信中采用外差检波,要
求光波偏振更稳定时;②光机器等对输入输出特性要求与偏振相关时;③在制作
偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等时;④制作利用光干涉的光纤敏感器等,
凡要求偏振波保持恒定的情况下,对光纤经过改进使偏振状态不变的光纤称作偏
振保持光纤(PMF:Polarization Maintaining fiber),也有称此为固定偏振
光纤的。
14双折射光纤
双折射光纤是指在单模光纤中,可以传输相互正交的两个固有偏振模式的光
纤而言。因为,折射率随偏报方向变异的现象称为双折射。在造成双折射的方法
中。它又称作PANDA光纤,即偏振保持与吸收减少光纤(Polarization-maintai-
ning AND Absorption- reducing fiber)。它是在纤芯的横向两则,设置热
膨胀系数大、截面是圆形的玻璃部分。在高温的光纤拉丝过程中,这些部分收缩,
其结果在纤芯y方向产生拉伸,同时又在x方向呈现压缩应力。致使纤材出现光弹
性效应,使折射率在X方向和y方向出现差异。依此原理达到偏振保持恒定。
15抗恶环境光纤
通信用光纤通常的工作环境温度可在-40~+60℃之间,设计时也是以不受大
量辐射线照射为前提的。相比之下,对于更低温或更高温以及能遭受高压或外力
影响、曝晒辐射线的恶劣环境下,也能工作的光纤则称作抗恶环境光纤(Hard
Condition Resistant Fiber)。
一般为了对光纤表面进行机械保护,多涂覆一层塑料。可是随着温度升高,
塑料保护功能有所下降,致使使用温度也有所限制。如果改用抗热性塑料,如聚
四氟乙稀(Teflon)等树脂,即可工作在300℃环境。也有在石英玻璃表面涂覆
镍(Ni)和铝(A1)等金属的。这种光纤则称为耐热光纤(Heat Resistant Fib-
er)。
另外,当光纤受到辐射线的照射时,光损耗会增加。这是因为石英玻璃遇到
辐射线照射时,玻璃中会出现结构缺陷(也称作色心:Colour Center),尤在
0.4~0.7pm波长时损耗增大。防止办法是改用掺杂OH或F素的石英玻璃,就能抑
制因辐射线造成的损耗缺陷。这种光纤则称作抗辐射光纤(Radiation Resista-
nt Fiber),多用于核发电站的监测用光纤维镜等。
16密封涂层光纤
为了保持光纤的机械强度和损耗的长时间稳定,而在玻璃表面涂装碳化硅
(SiC)、碳化钛(TiC)、碳(C)等无机材料,用来防止从外部来的水和氢的
扩散所制造的光纤(HCF:HermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化
学
气相沉积(CVD)法生产过程中,用碳层高速堆积来实现充分密封效应。这种
碳涂覆光纤(CCF)能有效地截断光纤与外界氢分子的侵入。据报道它在室温的
氢气环境中可维持20年不增加损耗。当然,它在防止水分侵入延缓机械强度的疲
劳进程,其疲劳系数(Fatigue Parameter)可达200以上。所以,HCF被应用于
严酷环境中要求可靠性高的系统,例如海底光缆就是一例。
17碳涂层光纤
在石英光纤的表面涂敷碳膜的光纤,称之碳涂层光纤(CCF:Carbon Coated
Fiber)。其机理是利用碳素的致密膜层,使光纤表面与外界隔离,以改善光纤
的机械疲劳损耗和氢分子的损耗增加。CCF是密封涂层光纤(HCF)的一种。
18金属涂层光纤
金属涂层光纤(Metal Coated Fiber)是在光纤的表面涂布Ni、Cu、A1等
金属层的光纤。也有再在金属层外被覆塑料的,目的在于提高抗热性和可供通
电及焊接。它是抗恶环境性光纤之一,也可作为电子电路的部件用。
早期产品是在拉丝过程中,涂布熔解的金属作成的。由于此法因被玻璃与
金属的膨胀系数差异太大,会增微小弯曲损耗,实用化率不高。近期,由于在
玻璃光纤的表面采用低损耗的非电解镀膜法的成功,使性能大有改善。
19掺稀土光纤
在光纤的纤芯中,掺杂如何(Er)、钦(Nd)、谱(Pr)等稀土族元素的
光纤。1985年英国的索斯安普顿(Sourthampton)大学的佩思(Payne)等首
先发现掺杂稀土元素的光纤(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振荡和光放大
的现象。于是,从此揭开了惨饵等光放大的面纱,现在已经实用的1.55pmEDFA
就是利用掺饵的单模光纤,利用1.47pm的激光进行激励,得到1.55pm光信号放
大的。另外,掺错的氟化物光纤放大器(PDFA)正在开发中。