光纖工作波段的簡(jiǎn)述與原理

光纖通信，就是利用光作為信息載體，在纖芯中傳輸，進(jìn)行通信。

然而，并不是所有的光，都適合光纖通信。光的波長(zhǎng)不同，在光纖中的傳輸損耗就不同。

光纖的核心——纖芯（石英纖維）

為了盡可能減小損耗，保證傳輸效果，科研工作者一直在致力于尋找最合適的光。

上世紀(jì) 70 年代初，光纖通信開啟實(shí)用化落地的進(jìn)程。當(dāng)時(shí)主要的研發(fā)對(duì)象，是多模光纖。

多模光纖的纖芯直徑更大，容許不同模式的光在一根光纖上傳輸。

最早被使用的光，是波長(zhǎng)為 850nm 的光，這個(gè)波段（band），也被直接稱為 850nm 波段。

后來，到了 70 年代末 80 年代初，單模光纖開始了大規(guī)模的應(yīng)用。

經(jīng)過測(cè)試，工程師們發(fā)現(xiàn)，1260nm~1360nm 波長(zhǎng)范圍的光，由色散導(dǎo)致的信號(hào)失真最小，損耗最低。

所以，他們將這一波長(zhǎng)范圍采納為早期的光通信波段，并命名為 O-band（O 波段）。O，是“Orignal（原始）”的意思。

此后的三四十過年，經(jīng)過漫長(zhǎng)的摸索和實(shí)踐，專家們逐漸總結(jié)出一個(gè)“低損耗波長(zhǎng)區(qū)域”，也就是 1260nm~1625nm 區(qū)域。這個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域范圍的光，最適合在光纖中傳輸。

這個(gè)區(qū)域被進(jìn)一步劃分成了五個(gè)波段，分別是 O 波段，E 波段，S 波段，C 波段和 L 波段。

隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)變化，專家們還驗(yàn)證了光纖傳輸損耗和光波波長(zhǎng)之間的規(guī)律，如下圖所示：

最常用的波段，被稱為 C 波段（1530nm~1565nm）。C，是“conventional（常規(guī)）”的意思。

C 波段表現(xiàn)出的損耗最低，被廣泛用于城域網(wǎng)、長(zhǎng)途、超長(zhǎng)途以及海底光纜系統(tǒng)。WDM 波分復(fù)用系統(tǒng)中，也經(jīng)常用到 C 波段。

C 波段旁邊的 L 波段（1565nm~1625nm），是損耗第二低的波段，也是行業(yè)的主流選擇之一。當(dāng) C 波段不足以滿足帶寬需求的時(shí)候，也會(huì)采用 L 波段作為補(bǔ)充。L，是“l(fā)ong-wavelength（長(zhǎng)波長(zhǎng)）”的意思。

S 波段（1460nm~1530nm），也就是“short-wavelength（短波長(zhǎng)）”波段，光纖損耗比 O 波段要高一些。它經(jīng)常被用于 PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)的下行波長(zhǎng)。

PON 就是家庭光纖寬帶的那套系統(tǒng)。它的上行波長(zhǎng)為 1310nm，下行波長(zhǎng)為 1490nm。

最后再來看看 E 波段。

這個(gè)波段有點(diǎn)特別，它是五個(gè)波段中最不常見的波段。E，是“extended（擴(kuò)展）”的意思。

大家觀察剛才那張波長(zhǎng)和損耗關(guān)系圖時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，E 波段有一個(gè)明顯的不規(guī)則激凸。

那是因?yàn)?1370-1410nm 波段，氫氧根離子（OH-）吸收，所以損耗急劇加大。這也被稱為水峰。

早期的時(shí)候，因?yàn)楣に囅拗?，光纖玻璃纖維中，經(jīng)常殘留有水（OH 基）雜質(zhì)，導(dǎo)致 E 波段的衰減最高，無法正常使用。

后來，玻璃制作過程中的脫水技術(shù)發(fā)明，E 波段中最常用的光纖（ITU-T G.652.D）的衰減變得比 O 波段低。（這類光纖也被稱為低水峰光纖或無水峰光纖。）

然而，由于在 2000 年之前安裝的許多現(xiàn)有光纖光纜在 E 波段都顯示出高衰減，因此，E 波段在光通信中仍有一些使用方面的限制。

除了以上波段之外，其實(shí)還有一個(gè)波段會(huì)被用到，那就是 U 波段（ultra-long-wavelength band，超長(zhǎng)波段：1625-1675 nm）。U 頻段則主要用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

匯總一下，如下表所示：