光纤工作波段的简明科普

光纤通信，就是利用光作为信息载体，在纤芯中传输，进行通信。

然而，并不是所有的光，都适合光纤通信。光的波长不同，在光纤中的传输损耗就不同。

光纤的核心——纤芯（石英纤维）

为了尽可能减小损耗，保证传输效果，科研工作者一直在致力于寻找最合适的光。

上世纪70年代初，光纤通信开启实用化落地的进程。当时主要的研发对象，是多模光纤。

多模光纤的纤芯直径更大，容许不同模式的光在一根光纤上传输。

最早被使用的光，是波长为850nm的光，这个波段（band），也被直接称为850nm波段 。

后来，到了70年代末80年代初，单模光纤开始了大规模的应用。

经过测试，工程师们发现，1260nm~1360nm波长范围的光，由色散导致的信号失真最小，损耗最低。

所以，他们将这一波长范围采纳为早期的光通信波段，并命名为O-band （O波段）。O，是“Orignal（原始）”的意思。

此后的三四十过年，经过漫长的摸索和实践，专家们逐渐总结出一个“低损耗波长区域” ，也就是1260nm~1625nm区域。 这个波长区域范围的光，最适合在光纤中传输。

这个区域被进一步划分成了五个波段，分别是O波段，E波段，S波段，C波段和L波段。

随着技术的不断演进变化，专家们还验证了光纤传输损耗和光波波长之间的规律，如下图所示：

最常用的波段，被称为C波段 （1530nm~1565nm）。C，是“conventional（常规）”的意思。

C波段表现出的损耗最低，被广泛用于城域网、长途、超长途以及海底光缆系统。WDM波分复用系统中，也经常用到C波段。

C波段旁边的L波段 （1565nm~1625nm），是损耗第二低的波段，也是行业的主流选择之一。当C波段不足以满足带宽需求的时候，也会采用L波段作为补充。L，是“long-wavelength（长波长）”的意思。

S波段 （1460nm~1530nm），也就是“short-wavelength（短波长）”波段，光纤损耗比O波段要高一些。它经常被用于PON（无源光网络）系统的下行波长。

PON就是家庭光纤宽带的那套系统。 它的上行波长为1310nm，下行波长为1490nm。

最后再来看看E波段 。

这个波段有点特别，它是五个波段中最不常见的波段。E，是“extended（扩展）”的意思。

大家观察刚才那张波长和损耗关系图时，会发现，E波段有一个明显的不规则激凸。

那是因为1370-1410nm波段，氢氧根离子（OH-）吸收，所以损耗急剧加大。这也被称为水峰 。

早期的时候，因为工艺限制，光纤玻璃纤维中，经常残留有水（OH基）杂质，导致E波段的衰减最高，无法正常使用。

后来，玻璃制作过程中的脱水技术发明，E波段中最常用的光纤（ITU-T G.652.D）的衰减变得比O波段低。（这类光纤也被称为低水峰光纤或无水峰光纤。）

然而，由于在2000年之前安装的许多现有光纤光缆在E波段都显示出高衰减，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，其实还有一个波段会被用到，那就是U波段 （ultra-long-wavelength band，超长波段：1625-1675 nm）。U频段则主要用于网络监控。

汇总一下，如下表所示：

好了，以上就是光通信波段的简单介绍，都是很基础的内容，希望对大家有所帮助！

到底什么是CE、C++、C+L波段？

前几天写光通信那篇文章的时候，提到了CE、C++、C+L波段。

很多同学问，之前知道的都是O波段、E波段、C波段、L波段，没听说过什么CE、C++、C+L波段，这是啥意思？

今天，小枣君就专门给大家解释一下。

▉ 传统波段

大家都知道，光纤通信，就是利用光作为信息载体，在纤芯中传输，进行通信。

然而，并不是所有的光，都适合光纤通信。光的波长不同，在光纤中的传输损耗就不同。

光纤的核心——纤芯（石英纤维）

为了尽可能减小损耗，保证传输效果，科研工作者一直在致力于寻找频率（波长）最合适的光 。

上世纪70年代初，光纤通信开启实用化落地的进程。当时主要的研发对象，是多模光纤。

多模光纤的纤芯直径更大，容许不同模式的光在一根光纤上传输。

最早被使用的光，是波长为850nm的光，这个波段（band），也被直接称为850nm波段 。

后来，到了70年代末80年代初，单模光纤开始了大规模的应用。

经过测试，工程师们发现，1260nm~1360nm波长范围的光，由色散导致的信号失真最小，损耗最低。

所以，他们将这一波长范围采纳为早期的光通信波段，并命名为O-band （O波段）。O，是“Orignal（原始）”的意思。

此后的三四十过年，经过漫长的摸索和实践，专家们逐渐总结出一个“低损耗波长区域” ，也就是1260nm~1625nm区域。 这个波长区域范围的光，最适合在光纤中传输。

这个区域被进一步划分成了五个波段，分别是：O波段，E波段，S波段，C波段和L波段。

随着技术的不断演进变化，专家们还验证了光纤传输损耗和光波波长之间的规律，如下图所示：

最常用的波段，被称为C波段 （1530nm~1565nm）。C，是“conventional（常规）”的意思。

C波段表现出的损耗最低，被广泛用于城域网、长途、超长途以及海底光缆系统。WDM波分复用系统中，也经常用到C波段。

C波段旁边的L波段 （1565nm~1625nm），是损耗第二低的波段，也是行业的主流选择之一。当C波段不足以满足带宽需求的时候，也会采用L波段作为补充。L，是“long-wavelength（长波长）”的意思。

S波段 （1460nm~1530nm），也就是“short-wavelength（短波长）”波段，光纤损耗比O波段要高一些。它经常被用于PON（无源光网络）系统的下行波长。

PON就是家庭光纤宽带的那套系统。

它的上行波长为1310nm，下行波长为1490nm。

最后再来看看E波段 。

这个波段有点特别，它是五个波段中最不常见的波段。E，是“extended（扩展）”的意思。

大家观察刚才那张波长和损耗关系图时，会发现，E波段有一个明显的不规则激凸。

那是因为1370-1410nm波段，氢氧根离子（OH-）吸收，所以损耗急剧加大。这也被称为水峰 。

早期的时候，因为工艺限制，光纤玻璃纤维中，经常残留有水（OH基）杂质，导致E波段的衰减最高，无法正常使用。

后来，玻璃制作过程中的脱水技术发明，E波段中最常用的光纤（ITU-T G.652.D）的衰减变得比O波段低，从而解决了水峰问题。（G.652.D也被称为低水峰光纤或无水峰光纤。）

除了以上波段之外，其实还有一个波段会被用到，那就是U波段 （ultra-long-wavelength band，超长波段：1625-1675 nm）。U频段则主要用于网络监控。

汇总一下，如下表所示：

▉ 波段的扩展趋势

时至今日，波段的情况又发生了变化。

随着网络数据流量的不断增长，光纤的容量需要进一步扩大。

想要扩大容量，有这么几种办法：

1、采用更牛逼的调制方式、频谱整形技术、各种复用手段（偏振复用，空分复用甚至角动量复用等）；

2、扩大单根光纤中的纤芯数量；

3、用更大的频谱带宽，增加波道数量。

针对第三种方法，专家们就想出了，对现有的波段（前文提到的那些波段）进行扩展。

CE波段

传统C波段， 指的是1529.16nm到1560.61nm的波段，从频率上看是195.9THz到191.6THz，大约可使用频谱范围是4THz。在50GHz间隔下，这个传统C波段可以支持80波，因此，也称为C80波段。

而CE波段 ，是在C80波段的基础上，向长波长扩展了一点点，波长范围是1529.16-1567.14nm，大约可使用频谱范围是4.8THz。在50GHz间隔下，CE波段可以支持96波，因此，也称为C96波段。

C96波段相比C80波段，传输容量可提升20%。

C++波段

再来看看C++波段方案。

大家看到C++，一定会觉得很亲切。其实，这里的C++，和C++编程语言没有任何关系。

C++，其实就是在C96扩展的基础上，进一步扩展，波长范围是1524-1572nm，大约可使用范围达到6THz，波长数可以扩展到120波。C++也因此被称为C120波段（也有称为Super C Band）。

C++波段相比C80波段，传输容量可提升50%。

C+L波段

最后看看C+L波段方案。

L波段1565nm到1625nm，如果按照1570~1611nm算，可用频谱范围大约是4.8THz。因此，C+L波段，可以实现192个波长，频谱带宽接近9.6THz，传输容量提升将近1倍。

画一张图，对比如下：

再列个表，更方便对比：

值得一提的是，C+L也有潜在的多种方案及频谱边界，例如：

C4T+L4T：1529~1561nm（4THz） + 1572~1606nm（4THz）

C6T+L6T：1524~1572nm（6THz） + 1575~1626nm（6THz）

大家应该也看出来了，其实L波段也有L++波段的，有时候也被称为Super L Band。

▉ 结语

以上，就是C、CE、C++、C+L波段的区别介绍。

总的来看，光纤可用频谱资源已经可以拓展到非常大的范围。但是，想要真正实现，并没有那么简单。

最主要的挑战，来自扩展频谱对光器件的更高要求 。

掺铒光纤放大器（EDFA），光调制器等有源器件，WSS这样的无源器件（受限于LCOS工艺），对新扩展的频谱范围并不能都直接进行支持，需要进行升级。尤其是L波段，在传输性能劣化方面更差，会增加运维复杂性，进而增加成本投入。

另一方面，关于频谱扩展方案的具体标准，还有待进一步完善和明确。

总而言之，频谱扩展是一条必经之路，但究竟这条路该怎么个走法，还需要时间告诉我们答案。

好了，今天内容就到这里，谢谢大家的耐心阅读！

参考文献：

1、“扩展C波段波分复用系统”技术白皮书

2、光通信新的发展方向，光纤在线

3、谈拓展C波段波分复用系统技术，中国电信张安旭

4、Optical line systems: the road to 100Tbps，Ovum

相关问答

波长的长或短，各有什么好处?-135****7319的回答-懂得

是波长越长可视距离越远,信号灯就是利用了波长的优势补充楼上,长波通讯衰减小、距离远,但信息携带量较小;短波通讯反之。波长越长,波动性越强,越...

可见光红外线激光的应用?

红外线(Infrared)是波长介于微波与可见光之间的电磁波,波长在1mm到760纳米(nm)之间,是一种肉眼看不到的光。高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红...红...

....电磁波的传播速度v、频率f、波长λ的关系为v=______._作业帮

[最佳回答]两人面对面交谈时是利用声波传递声音,现代广播、电视、通信系统是利用电磁波传递信息.电磁波的传播速度v、频率f、波长λ的关系为v=λf.故答案为:声...

什么是波长解调?

波长调制是通信用语,指利用外界作用改变光纤中光的波长的方法,通过检测光纤中光的波长的变化来测量各种物理量。光纤波长调制传感器主要是利用传感探头的光频...

光的波长是什么?

光的波长是指光波在一个振动周期内传播的距离。光波,通常是指电磁波谱中的可见光。波长λ等于波速u和周期T的乘积,即λ=uT,同一频率的波在不同介质中以不同速...

短波通信的用途有哪些?

利用30~300兆赫波段的无线电波传输信息的通信。由于超短波的波长在1~10米之间,所以也称米波通信,主要依靠地波传播和空间波视距传播。整个超短波的频带宽度...

激光的波长是什么意思?-173****5030的回答-懂得

激光波长是指激光器的输出波长,是激光器输出激光光束的重要参数。相应输出的频率叫激光频率。激光是一种特殊的光,有光的特性,只不过比普通光颜色更...

使信号由一个波长转换到另一个波长的器件是?

光纤光栅因为光纤光栅是一种能够改变光信号波长的器件。光纤光栅是通过在光纤中引入周期性的折射率变化,使得光信号在光纤中传输时发生衍射,从而实现波长转换...

电磁波的特征应用特点具有的能量特点中波短波长波超短波的区...

[最佳回答]电磁波为横波,可用于探测、定位、通信等等传播速度约为光速(3*10^8m/s),不需要介质,伴随着能量的传播而传播长波波长1000米以上,中波波长100-1000米...

可视光的波长在什么范围?

可见光波长在400~760nm之间。紫外光范围波长为10-400nm。可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分,可见光谱没有精确的范围;一般人的眼睛可以感知的电磁波的...