光纤工作波段科普

一路上

前言

光纤通信就是利用光作为信息载体在纤芯中传输；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。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。

为了尽可能减小损耗和保证传输效果，科研工作者一直在致力于寻找最合适的光；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。

光纤种类

1.单模光纤芯径小(10m m左右)，仅允许一个模式传输， 色散小，工作在长波长(1310nm和1550nm) ，与光器件的耦合相对困难。

2.多模光纤芯径大(62 5m m或50mm) , 允许上百个模式传输，色散大，工作在850nm或1310nm， 与光器件的耦合相对容易。

详细光纤种类请看：图解单模和多模光纤基础知识。

光纤波长

多模光纤：
第一窗口850nm
1972年-1981年间是多模光纤研发和应用期，使用的第一个波长是850nm，称为第一窗口。
早期开发使用的是阶跃型多模光纤：
A1a类阶跃多模光纤（50/125）
A1b类阶跃多模光纤（62.5/125）

这两种光纤与850nm附近波长LED（发光二极管）相配合，形成早期的光通信系统。

多模光纤：
第二窗口1300nm
70年代末到80年代初，光纤厂家又开发了第二窗口（1300nm）。

与它们相配合使用的是高辐射LED，其光谱宽度为120nm，注入光功率为20μW，最大速率为100Mb/s。

单模光纤：
第二窗口1310nm和第三窗口1550nm
1982-1992年是G.652及G.653、G.654单模光纤的大规模应用期，打开了光纤的第二窗口（1310nm）和第三窗口（1550nm）。

1982年，由美国开始，日、德等国家紧跟，全球开始大量建设G.652色散非位移单模光纤长途工程。G.652光纤是常规单模光纤，截止波长最短，既可用于1550nm，又可用于1310nm。
1984年，启用第三窗口（1550nm）同年，CCITT（国际电报电话咨询委员会）发布G.651和G.652标准。
1985年，G.653色散位移光纤实现商用化应用，此光纤是在G.652光纤的基础上，将零色散点从1310nm移动到1550 nm，解决了1550 nm波长的色散对单波长高速系统的限制问题。
1988年，CCITT发布G.653标准由于EDFA在DWDM中的使用，进入光纤的光功率有很大的提高， G.653光纤在1550nm窗口中色散非常小，比较容易产生各种光学非线性效应网，因此G.653光纤并没有得到广泛推广。
1988年，CCITT发布G.654标准适用于1550nm长距离传输（海底光缆但是不支持DWDM），光纤的弯曲性能好，但其制造困难，价格贵。

第三窗口：C波段（1530-1565nm）
G.655非零色散位移光纤（NZDSF，NonZero DispersionShifted Fiber）是在1550nm窗口有合理的、较低的色散，能够降低四波混频和交叉相位调制等非线性影响，同时能够支持长距离传输，而尽量减少色散补偿网，此光纤一开始工作在第三窗口。
第四窗口：L波段（1565-1625nm）
第五窗口：E波段（1360-1460nm）
2002年5月，ITU-T对于单模光纤通信系统光波段划分为O、E、S、C、L、U。

E波段（Extended-wavelength Band，扩展波段：1360-1460nm）。
S波段（short-wavelength Band，短波长波段：1460nm-1530nm）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。
C波段（Conventional Band，常规波段：1530nm-1565nm）是最常用的波段，C波段损耗最低，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。
L波段（Long-wavelength Band，长波长波段：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。
U波段（Ultra-long-wavelength Band，超长波段：1625-1675 nm）主要用于网络监控。

波段名称	中英文全名	波长范围	频率范围
850nm波段	850-nm band     850nm波段	850 nm     (770~910 nm)	389.6~329.7 THz
O波段	orignal band     原始波段	1260~ 1360 nm	237.9~220.4 THz
E波段	extended-wavelength band     扩展波段	1360~1460 nm	220.4~205.3 THz
S波段	short-wavelength band     短波长波段	1460~ 1530 nm	205.3~195.9 THz
C波段	conventional band     常规波段	1530~1565 nm	195.9~191.6 THz
L波段	long-wavelength band     长波长波段	1565~1625 nm	191.6~184.5 THz
U波段	ultra-long-wavelength band     超长波长波段	1625~1675 nm	184.5~179.0 THz

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：

1. 波长为850nm，最低损耗为2.5dB/km，采用石英多模光纤。这种系统适用于短距离通信，如局域网和短距离数据传输。
2. 波长为1310nm，最低损耗为0.27dB/km，采用石英单模最低色散光纤。这种系统适用于中距离通信，如城域网和广域网。
3. 波长为1550nm，最低损耗为0.16dB/km，采用石英单模最低损耗与适当色散光纤。这种系统适用于长距离通信，如光纤骨干网和远程传输。

结语

2000年之前因为工艺限制，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，E波段在光通信中仍有一些使用方面的限制。

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。）

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。

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