光纖類型:G.65x 單模、多模等級與特種光纖
「單模光纖」是一個家族,而不是單一產品:ITU-T G.652 至 G.657 建議書描述的光纖在色散、截止波長、耐彎曲性、損耗和有效面積上各不相同,一條線路中可能熔接了其中三種。多模光纖有自己的等級階梯,而在兩者之外還有特種光纖——色散補償光纖、摻鉺光纖、保偏光纖、空芯光纖——它們出現在系統內部而非管道中。本頁是一份目錄:每種類型是甚麼、其關鍵參數、用於何處、不同類型在接續點相遇會怎樣,以及如何辨識已經埋在地下的光纖。
按 ITU-T 建議書分類的單模光纖
| 類型 | 名稱 | 1310/1550 nm 處 MFD | 零色散波長 λ₀ | 1550 nm 處 D 值 | 1310/1550 衰減 | 最小彎曲半徑 | 用途 |
|---|
| G.652.A/B | 標準 SMF(老式) | 8.6–9.5 / ~10.4 µm | 1300–1324 nm | ≈ 17 ps/(nm·km) | ≤ 0.5 / ≤ 0.4(B:0.35 / 0.22);1383 nm 處有水峰 | 30 mm | 2000 年前的線路;避免使用 E 波段 |
| G.652.C/D | 低水峰 SMF——預設選擇 | 8.6–9.2 / ~10.4 µm | 1300–1324 nm | ≈ 17 | ≤ 0.4 / ≤ 0.3(典型 0.33 / 0.19);1383 ≤ 0.4 | 30 mm | 從接入網到 400ZR 的一切應用;全 CWDM 波段可用 |
| G.653 | 色散位移(DSF) | ~8 µm | ≈ 1550 nm | ≈ 0 | 0.35 / 0.22 | 30 mm | 1990 年代單信道 1550 長途;不適合 DWDM(四波混頻) |
| G.654.A–E | 截止波長位移、低損耗、純矽芯 | ~10.5–12.5 µm | ≈ 1300 | ≈ 17–22 | — / 0.15–0.19 | 30 mm | 海底(A–D);G.654.E 用於陸地 400G 以上長途(大有效面積、低非線性) |
| G.655 | 非零色散位移(NZ-DSF:LEAF、TrueWave) | ~8.4–9.6 µm | C 波段之外 | +2…+10(或為負) | 0.35 / 0.22 | 30 mm | 2000 年代 10G DWDM 長途;小 D 值抑制四波混頻同時限制色散 |
| G.656 | 寬帶 NZ-DSF | ~8 µm | < 1460 | +2…+14(1460–1625 範圍內) | 0.35 / 0.22 | 30 mm | S+C+L 波段 DWDM |
| G.657.A1 / A2 | 耐彎曲,與 G.652.D 兼容 | 8.6–9.2 µm | 同 G.652.D | ≈ 17 | 同 G.652.D | 10 / 7.5 mm | FTTH 入戶線、室內、高密度配線架;與 G.652 接續損耗 ≤ 0.05 dB |
| G.657.B2 / B3 | 耐彎曲,未必與 G.652 兼容 | 6.3–9.5 µm | — | — | 同 G.652.D | 7.5 / 5 mm | 樓內佈線、終端箱;與 G.652 可能存在 MFD 失配(0.1–0.3 dB) |
關鍵參數定義見光如何在光纖中傳播、 色散與頻寬。
多模光纖等級
| 等級(ISO/IEC 11801) | IEC 60793-2-10 | TIA | 纖芯 | 850 nm 處 EMB | OFL 頻寬 850/1300 | 衰減 850/1300 |
|---|
| OM1 | A1b | 492AAAA | 62.5 µm | —(200 MHz·km OFL) | 200 / 500 | 3.5 / 1.5 |
| OM2 | A1a.1 | 492AAAB | 50 µm | —(500 OFL) | 500 / 500 | 3.5 / 1.5 |
| OM3 | A1a.2 | 492AAAC | 50 µm | 2 000 | 1 500 / 500 | 3.0 / 1.5 |
| OM4 | A1a.3 | 492AAAD | 50 µm | 4 700 | 3 500 / 500 | 3.0 / 1.5 |
| OM5 | A1a.4 | 492AAAE | 50 µm | 4 700(850),2 470(953) | 3 500 / 500 | 3.0 / 1.5 |
OM3/OM4/OM5 是「激光優化」光纖:其折射率分佈通過差分模時延(DMD)測量,以保證與 VCSEL 配合時的頻寬。OM1/OM2 是為 LED 制定的規格(滿溢發射,OFL)。傳輸距離見 傳輸距離表。
特種光纖
| 光纖 | 特殊之處 | 常見場合 |
|---|
| 色散補償(DCF) | D ≈ −80…−150 ps/(nm·km),纖芯小,損耗更高(0.5 dB/km) | 10G DWDM 放大站的 DCM 光纖盤(參見色散) |
| 摻鉺(EDF) | 纖芯中含 Er³⁺ 離子;在 980/1480 nm 泵浦下於 1530–1565 nm 產生增益 | EDFA 內部(參見放大) |
| 保偏(PM) | 應力棒(PANDA、蝶形)保持偏振軸 | 相干收發器內部、傳感器、泵浦合束器 |
| 光敏光纖 | Ge/B 摻雜,用於紫外寫入布拉格光柵 | FBG 濾波器、DCM、傳感器 |
| 大有效面積 | A_eff 為 110–150 µm²,而非 80 | 用於長途的 G.654.E:非線性更低(參見非線性效應) |
| 空芯(HCF) | 光在空氣中傳播:時延降低約 30 %(約 3.3 對比 4.9 µs/km),非線性極低,損耗已低於 0.2 dB/km | 交易鏈路、新興長途傳輸;需要特殊熔接 |
| 多芯(MCF) | 一個 125 µm 包層內含 2–7 個纖芯(空分複用) | 新型海底系統;需要扇入/扇出器件 |
| 少模光纖 | 2–6 個導模作為獨立信道 | 科研;模分複用 |
| 塑料光纖(POF) | 1 mm PMMA 纖芯,650 nm 可見光,100+ dB/km | 家庭網絡、汽車(MOST)、工業短距鏈路 |
| 硬包層石英(HCS)200 µm | 纖芯大,堅固耐用 | 工業、醫療、傳感 |
| 耐輻射、耐高溫 | 純矽芯,特殊塗層 | 核工業、井下、航空航天 |
不同類型相遇時:光纖之間的接續與連接
| 接續組合 | 額外損耗 | 說明 |
|---|
| G.652.D ↔ G.652.D | 0 | 參考基準 |
| G.652.D ↔ G.657.A1/A2 | ≤ 0.05 dB | 設計上即為兼容 |
| G.652.D ↔ G.657.B3 | 0.1–0.3 dB | MFD 失配;使用熔接機的異種光纖程序 |
| G.652 ↔ G.655 | 0.1–0.3 dB | MFD 9.2 對比 8.4–9.6 µm;OTDR 單向顯示為「增益」 |
| G.652 ↔ G.653 | 0.2–0.5 dB | 加上 DSF 在下游造成的 DWDM 問題 |
| G.652 ↔ G.654.E | 0.1–0.3 dB | MFD 更大;有時使用過渡光纖 |
| OM3 ↔ OM4 | ≈ 0 | 幾何結構相同;鏈路頻寬取決於較弱的等級 |
| OM1(62.5)↔ OM2–OM5(50) | 62.5→50 方向 2–4 dB | 應完全避免 |
| SMF ↔ MMF | 模式噪聲 / > 10 dB | 永不可用於永久鏈路(參見物理失配) |
異種光纖的熔接技術見接續與端接。
選擇光纖類型
| 應用場景 | 推薦類型 | 原因 |
|---|
| 數據中心樓內 ≤ 100–150 m | OM4(若計劃用 SWDM 則選 OM5)或面向未來選用 OS2 | VCSEL 光學器件便宜;SMF 消除了傳輸距離上限 |
| 園區、城域、接入、PON | G.652.D(OS2) | 通用、最便宜,所有光模組都能用 |
| 室內入戶線、終端箱、高密度配線架 | G.657.A2 | 兼具耐彎曲性和兼容性 |
| 新建長途/400G 以上 DWDM | G.654.E | 損耗和非線性都留有餘量 |
| 現有基於老式 G.655 的 DWDM | 保留使用,但需為 100G 以上核查色散圖 | 相干 DSP 可處理殘餘色散 |
| 老式 G.653 線路 | 僅限單信道或相干傳輸 | 四波混頻會破壞 1550 nm 處的 DWDM |
| 超低時延 | 條件允許時選用空芯光纖 | 每公里節省 1.5 µs |
識別已安裝的光纖
| 線索 | 方法 |
|---|
| 光纜護套印字 | 廠商、類型(「G.652.D」、「SM 9/125」、「OM3 50/125」)、年份、米標 |
| 護套顏色(室內) | 黃色為 SMF;橙色為 OM1/OM2;水綠色為 OM3/OM4;青檸色為 OM5(參見標籤與顏色代碼) |
| 文件記錄 | 竣工圖、熔接圖、測試報告(參見維護與修復) |
| OTDR | 後向散射係數因類型而異;「增益點」標記過渡處;1383 nm 衰減揭示非低水峰光纖 |
| 色散/PMD 測試 | 色度色散分析儀可區分 G.652 與 G.653/G.655;老線路用 PMD 測試 |
| 建設年代 | 1995 年前:預計存在水峰、PMD 較高,長途線路上可能是 G.653 |
在 CodingBox 中
光模組通過合規代碼和長度欄位針對光纖類型進行規格標定:「10 km SMF」模組假定 G.652 級別的色散和損耗,SR4 模組假定其 OM3/OM4 米數。CodingBox 會顯示這些欄位,以便模組與實際埋在地下的光纖相匹配(參見 Check transceiver、 記憶體映射)。
這些光纖是如何生產的,以及其公差為何是這樣——預製棒、拉絲、塗覆、篩選試驗: 光纖是如何製造的;每個代號背後的文件,從 ITU-T G.65x 到 IEC 類別和國家標準:標準體系圖。