摘要：綜述單模光纖最近新辟Ｓ波段的實(shí)驗(yàn)動態(tài)。首先介紹光纖從Ｃ波段和Ｌ波段擴(kuò)充至Ｓ波段的過程，然后說明了Ｓ波段使用的摻銩光纖放大器和拉曼放大器的構(gòu)成，最后報道了Ｓ波段的長途傳輸試驗(yàn)和Ｃ波段、Ｌ波段和Ｓ波段這三個波段聯(lián)合運(yùn)用試驗(yàn)的簡況。

    關(guān)鍵詞　光纖通信；Ｃ波段、Ｌ波段和Ｓ波段；摻鉺光纖放大器；摻銩光纖放大器；拉曼放大

    1　前言

    當(dāng)今信息時代，眾多通信用戶日常需用的通信業(yè)務(wù)量不斷快速增長，這使原有的Ｃ波段（1525-1565nm）和Ｌ波段（1570-1616nm）顯得不夠，故亟需發(fā)掘更多的傳輸波段。

    在最新發(fā)現(xiàn)的1475-1510nm寬約35nm的Ｓ波段中，損耗和色散值都不太大，特性也較為平坦，適用于ＤＷＤＭ（密集波分復(fù)用），并且與Ｃ波段和Ｌ波段相連。但原來用于Ｃ波段和Ｌ波段的ＥＤＦＡ（摻鉺光纖放大器）已明顯地不適用該波段，而最近試制成功的摻銩光纖放大器（ＴＤＦＡ）可以對Ｓ波段提供有用的功率放大。

    2　用于Ｓ波段的ＴＤＦＡ

    ＴＤＦＡ是通過在氟化物光纖的纖芯中摻銩（Ｔｍ3+）制成的，它可將增益帶寬從Ｓ+1450--1480ｎｍ移至Ｓ波段1480-1510ｎｍ。ＴＤＦＡ有兩種制作方法：1）采用1.4μｍ和1.56μｍ兩個波長的泵浦；2）在纖芯中摻入高濃濾Ｔｍ3+。現(xiàn)有報道稱用一個500ｍＷ、1.4μｍ泵浦源和雙通結(jié)構(gòu)摻入高濃度Ｔｍ3+（6×10-3質(zhì)量百分比），可獲得高達(dá)42％的功率轉(zhuǎn)移效率。雙通結(jié)構(gòu)是通過波分復(fù)用耦合器將泵浦功率分別耦合到兩段長度分別為3ｍ和5ｍ的摻銩光纖中，此摻銩光纖是Ｔｍ3+共摻ＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ4-ＢａＦ2-ＬａＦ3-ＡｌＦ3-ＮａＦ3）。試驗(yàn)結(jié)果，在1480-1510ｎｍ波段放大器增益為26dB，輸出功率23.9ｄＢｍ，噪聲系數(shù)小于7ｄＢ，功率轉(zhuǎn)移效率42％。現(xiàn)在ＴＤＦＡ可提供8路波長一同放大，每路載荷信號10Ｇｂ／ｓ，因而總的信號速率為80Ｇｂ／ｓ。

    3　用于ｓ波段的拉曼放大器

    從最近發(fā)表的研究報道得到，在Ｓ波段采用“全拉曼”放大器作為沿線放大器，可以補(bǔ)償1488-1518ｎｍ光纖線路的損耗和色散，也可用作發(fā)送端和接收端放大器。拉曼放大包含兩部分：1）沿線分布放大；2）兩級組合的分立放大器。

    Ｓ波段的拉曼放大器第一個傳輸試驗(yàn)是采用6個各長100ｋｍ的ＮＺＤＳＦ（非零色散位移光纖）環(huán)路盤，該光纖的零色散波長位于1400ｎｍ以下，仍符合Ｇ.655標(biāo)準(zhǔn)的要求，可避免四波混頻，且具有較小的色散斜率，并與拉曼放大器中的ＤＣＦ（色散補(bǔ)償光纖）的色散斜率相匹配。為了進(jìn)行多路傳輸，利用40個可調(diào)諧ＤＦＢ（分布反饋式）激光管，波長間隔為100ＧＨｚ，由陣列波導(dǎo)光柵（ＡＷＧ）作為合波器，合成40路覆蓋1488.5-1517.9ｎｍ。每個波長各通過ＭＺ（馬赫-曾德爾）調(diào)制器受到10Ｇｂ／ｓ　ＮＲＺ數(shù)字信號的調(diào)制。這就形成40×10＝400Ｇｂ／ｓ信號經(jīng)過拉曼放大器沿6×100＝600ｋｍ光纖線路傳輸，相當(dāng)于400×600＝240（Ｔｂ／ｓ）.ｋｍ傳輸，試驗(yàn)結(jié)果表明，在30μｍ寬的波段，色散變化為200ｐｓ／ｎｍ，經(jīng)過600ｋｍ傳輸后光信噪比在0.1ｎｍ內(nèi)約為23ｄＢ，各路間的差異不大于3ｄＢ，眼圖和輸出譜圖都很好。甚至在某一種除去仍沒有引起四波混頻的串?dāng)_，總的來說，Ｓ波段傳輸和拉曼放大器的試驗(yàn)結(jié)果是合乎通信要求的。

    第二個傳輸試驗(yàn)是在整個Ｓ波段有20路光信號波長，間隔為200ＧＨｚ，共占用1493-1523ｎｍ的30ｎｍ寬度。調(diào)制的數(shù)字信號速率10.67Ｇｂ／ｓ，傳輸線路用標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖，分10段，總距離867ｋｍ，沿線共有11個拉曼放大器串接。每一放大器可提供增益30ｄＢ，噪聲系數(shù)5.5ｄＢ，放大器每路輸入功率+1ｄＢｍ，平均每一放大器輸出功率+14ｄＢｍ，實(shí)際上每個拉曼放大器的輸出功率至少有+19ｄＢｍ。試驗(yàn)結(jié)果表明，平均接收的光信噪比在0.1ｎｍ帶寬內(nèi)約為20.7ｄＢ。對于數(shù)字信號10.67Ｇｂ／ｓ，沒有利用任何糾錯碼方式，誤碼率小于10-12。總之，Ｓ波段的這些長途線路試驗(yàn)取得了令人滿意的結(jié)果。

    4　Ｃ、Ｌ、Ｓ三波段聯(lián)合運(yùn)用試驗(yàn)

    在國際會議上公開報道的大容量光纖傳輸系統(tǒng)中，最近的最高記錄是在一根光纖上同時傳輸數(shù)字信號速率高達(dá)10Ｔｂ／ｓ數(shù)量級的ＤＷＤＭ系統(tǒng)。顯然，這樣的大容量系統(tǒng)必須聯(lián)合運(yùn)用Ｃ波段、Ｌ波段和ｓ波段三個波段，以提供現(xiàn)階段光纖可能實(shí)現(xiàn)的最大波寬。具體地說，這個大容量系統(tǒng)需要占用1475-1610nm可能的波段，它包括了Ｓ波段1476.81-1508.01ｎｍ、Ｃ波段1526.83-1563.05ｎｍ和Ｌ波段1570.01-1610.06ｎｍ。按波長間隔50ＧＨｚ計，Ｓ波段約容納85路，Ｃ波段約容納92路，Ｌ波段約容納96路，總共273路。每路波長受數(shù)字信號40Ｇｂ／ｓ調(diào)制，總的數(shù)字信號達(dá)到273×40Ｇｂ／ｓ＝10.92Ｔｂ／ｓ。

    在這樣由三個波段聯(lián)合運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)線路中，Ｃ波段和Ｌ波段兩個波段使用ＥＤＦＡ，Ｓ波段則使用最近試制成功的ＴＤＦＡ，此外還加用拉曼光纖放大器。由于各路波長間隔很近，發(fā)送端Ｓ波段的85路激光管分成43路和42路兩組，分別由兩個ＡＷＧ復(fù)接，實(shí)行數(shù)字調(diào)制，兩組信號利用偏振復(fù)接器合成，即一組水平偏振和一組垂直偏振信號合成，然后，Ｓ波段全部信號與Ｃ波段、Ｌ波段合成為一個總的波段。同理，在接收端，Ｓ波端與Ｃ波段、Ｌ波段分開后，須按照不同偏振分成兩組。

    實(shí)驗(yàn)線路117ｋｍ包含兩段，各有純石英纖芯光纖（ＰＳＣＦ）40ｋｍ和反向色散光纖（ＲＤＦ）19ｋｍ、18ｋｍ。實(shí)驗(yàn)測得，三個波段的光信噪比很均勻，三個波段各路接收數(shù)字信號的誤碼率都小于10-9，有些波長甚至小于10-12，三個波段的眼圖清晰。總之，由三個波段（Ｓ波段、Ｃ波段、Ｌ波段）聯(lián)合運(yùn)用的大容量10Ｔｂｓ／的光纖傳輸系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)表明是實(shí)際可行的。