摘要：綜述單模光纖最近新辟Ｓ波段的實驗動態。首先介紹光纖從Ｃ波段和Ｌ波段擴充至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成，最后報道了Ｓ波段的長途傳輸試驗和Ｃ波段、Ｌ波段和Ｓ波段這三個波段聯合運用試驗的簡況。
關鍵詞 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
當今信息時代，眾多通信用戶日常需用的通信業務量不斷快速增長，這使原有的Ｃ波段（1525-1565nm）和Ｌ波段（1570-1616nm）顯得不夠，故亟需發掘更多的傳輸波段。
在最新發現的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+。現有報道稱用一個500ｍＷ、1.4μｍ泵浦源和雙通結構摻入高濃度Ｔｍ3+（6×10-3質量百分比），可獲得高達42％的功率轉移效率。雙通結構是通過波分復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）。試驗結果，在1480-1510ｎｍ波段放大器增益為26dB，輸出功率23.9ｄＢｍ，噪聲系數小于7ｄＢ，功率轉移效率42％。現在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，可以補償1488-1518ｎｍ光纖線路的損耗和色散，也可用作發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是采用6個各長100ｋｍ的ＮＺＤＳＦ（非零色散位移光纖）環路盤，該光纖的零色散波長位于1400ｎｍ以下，仍符合Ｇ.655標準的要求，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（色散補償光纖）的色散斜率相匹配。為了進行多路傳輸，利用40個可調諧ＤＦＢ（分布反饋式）激光管，波長間隔為100ＧＨｚ，由陣列波導光柵（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）調制器受到10Ｇｂ／ｓ ＮＲＺ數字信號的調制。這就形成40×10＝400Ｇｂ／ｓ信號經過拉曼放大器沿6×100＝600ｋｍ光纖線路傳輸，相當于400×600＝240（Ｔｂ／ｓ）.ｋｍ傳輸，試驗結果表明，在30μｍ寬的波段，色散變化為200ｐｓ／ｎｍ，經過600ｋｍ傳輸后光信噪比在0.1ｎｍ內約為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擾，總的來說，Ｓ波段傳輸和拉曼放大器的試驗結果是合乎通信要求的。
第二個傳輸試驗是在整個Ｓ波段有20路光信號波長，間隔為200ＧＨｚ，共占用1493-1523ｎｍ的30ｎｍ寬度。調制的數字信號速率10.67Ｇｂ／ｓ，傳輸線路用標準的單模光纖，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，實際上每個拉曼放大器的輸出功率至少有+19ｄＢｍ。試驗結果表明，平均接收的光信噪比在0.1ｎｍ帶寬內約為20.7ｄＢ。對于數字信號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取得了令人滿意的結果。
4 Ｃ、Ｌ、Ｓ三波段聯合運用試驗
在國際會議上公開報道的大容量光纖傳輸系統中，最近的最高記錄是在一根光纖上同時傳輸數字信號速率高達10Ｔｂ／ｓ數量級的ＤＷＤＭ系統。顯然，這樣的大容量系統必須聯合運用Ｃ波段、Ｌ波段和ｓ波段三個波段，以提供現階段光纖可能實現的最大波寬。具體地說，這個大容量系統需要占用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。每路波長受數字信號40Ｇｂ／ｓ調制，總的數字信號達到273×40Ｇｂ／ｓ＝10.92Ｔｂ／ｓ。
在這樣由三個波段聯合運用的實驗線路中，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復接，實行數字調制，兩組信號利用偏振復接器合成，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。
實驗線路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。實驗測得，三個波段的光信噪比很均勻，三個波段各路接收數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）聯合運用的大容量10Ｔｂｓ／的光纖傳輸系統，實驗表明是實際可行的。
