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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 λ₀1550 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 µm1300–1324 nm≈ 17 ps/(nm·km)≤ 0.5 / ≤ 0.4(B:0.35 / 0.22);1383 nm 處有水峰30 mm2000 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 µm1300–1324 nm≈ 17≤ 0.4 / ≤ 0.3(典型 0.33 / 0.19);1383 ≤ 0.430 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≈ 00.35 / 0.2230 mm1990 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— / 0.15–0.1930 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 µmC 波段之外+2…+10(或為負)0.35 / 0.2230 mm2000 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 / 0.2230 mmS+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.D10 / 7.5 mmFTTH 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.D7.5 / 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 60793-2-10TIA纖芯850 nm 處 EMBOFL 頻寬 850/1300衰減 850/1300
OM1A1b492AAAA62.5 µm—(200 MHz·km OFL)200 / 5003.5 / 1.5
OM2A1a.1492AAAB50 µm—(500 OFL)500 / 5003.5 / 1.5
OM3A1a.2492AAAC50 µm2 0001 500 / 5003.0 / 1.5
OM4A1a.3492AAAD50 µm4 7003 500 / 5003.0 / 1.5
OM5A1a.4492AAAE50 µm4 700(850),2 470(953)3 500 / 5003.0 / 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.D0參考基準
G.652.D ↔ G.657.A1/A2≤ 0.05 dB設計上即為兼容
G.652.D ↔ G.657.B30.1–0.3 dBMFD 失配;使用熔接機的異種光纖程序
G.652 ↔ G.6550.1–0.3 dBMFD 9.2 對比 8.4–9.6 µm;OTDR 單向顯示為「增益」
G.652 ↔ G.6530.2–0.5 dB加上 DSF 在下游造成的 DWDM 問題
G.652 ↔ G.654.E0.1–0.3 dBMFD 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 mOM4(若計劃用 SWDM 則選 OM5)或面向未來選用 OS2VCSEL 光學器件便宜;SMF 消除了傳輸距離上限
園區、城域、接入、PONG.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 DWDMG.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


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