0.18
100
130
80
80
80
55
80
72
80
110
0.16
0.20 0.20 0.20
0.18
80
130
0.16
色度色散 (ps/nm/km)
18 -3 -3
20
20 18 -3 -3
20
20
∆FOM (dB)
0 -3.7 -2.9
2.3
4.1 0 -3.7 -2.9
2.0
3.5
备注
标准参考光纤 采用公式2 采用公式2 采用公式1
相位调制相干接收的光纤传输系统，光信噪比（OSNR）可用下式表示：
������������������������
= 1 ����Biblioteka �������ℎN PASE +PNLI
其中：OSNR为光信噪比，N为跨段数，Pch为单波道入纤光功率， PASE 为放大器自发辐射（ASE）噪声功率，PNLI为非线性干扰噪声功率。
(硅锗)
低损耗大有效面积光纤 (纯硅)
SSMF-G.652 NZDSF-G.655 NZDSF-G.655(LEAF) 低损耗大有效面积光纤
(硅锗)
低损耗大有效面积光纤 (纯硅)
跨段长度 (km)
100 100 100
有效面积 Aeff(μm2)
80 55 72
100
110
衰耗系数 (dB/km)
0.20 0.20 0.20
工作波长范围 1535nm~1565nm
截止波长
< 1500nm
有效面积
32µm2
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光放大器
光放大器
第7页
相干接收40/100G波分复用海底光缆系统的光纤 选择与应用
最近几年，海底光缆系统主要技术特点是单波道速率40G/100G， 采用极化 调制、相干接收和高速DSP技术。
第三个阶段，本世纪第一个10年的中期，采用相位调制、密集波道间隔 （波道间隔0.25/0.33nm）、10G速率的波分复用技术的海底光缆系统；
第四个阶段，最近几年，采用极化调制和相干接收的40G和100G波分复 用技术的海底光缆系统。
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第3页
主要内容
1 跨洋海底光缆传输技术 2 跨洋海底光缆传输系统光纤发展与应用 3 新一代海底光缆光纤的选择与光纤品质因数 4 结束语
正色散光纤 光纤衰耗 色度色散 色散斜率
0.184dB/km 19.3ps/km.nm 0.06ps/nm2.km
工作波长范围 1535nm~1565nm
截止波长
< 1500nm
有效面积
107µm2
负色散光纤
光纤衰耗
0.236dB/km
色度色散
-41ps/km.nm
色散斜率
-0.13ps/nm2.km
不同光纤相对FOM。假设有一种测试光纤与一种参考光纤的光放段长度、非线性
系数和色散都相同，那么两种光纤的FOM相对值，可以简化为：
∆������������������ ������������
20 = 3 ������������������
������������������������ ������������������������ ,������������������
长距离大容量海底光缆传输推动光 纤技术的发展
单 位：中国移动通信集团设计院 主讲人：高军诗 2014年12月
做国内最佳、创国际一流的通信咨询设计企业
主要内容
1 跨洋海底光缆传输技术 2 跨洋海底光缆传输系统光纤发展与应用 3 新一代海底光缆光纤的选择与光纤品质因数 4 结束语
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影响系统OSNR的参数，既有与传输系统设备有关的参数，又有与光纤非线 性特性相关的光纤的参数。
最大跨段数，是表达系统性能的一个指标。可由光纤品质因数（FOM， Figure Of Merit）和WDM传输设备相关的变量表达。当终端设备参数相同 的情况下，系统性能取决于光纤的FOM。
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由于此阶段海底光缆系统既要考虑光纤色散，又要考虑非线性影 响。同一光放段内采用混和光纤，发端大有效截面光纤，可以降 低非线性效应，收端采用小有效截面光纤，用以在线补偿色散和 色散斜率。此类光纤称作色散管理光纤。
案例：2008年建成的TPE海底光缆系统，连接中国、日本、韩国、 台湾和美国，全长约16000多公里，系统设计容量64x10G。TPE海 缆系统采用混合光纤方式，在一个光放段内光纤由发端大有效截 面、正色散光纤与收端小有效截面、负色散光纤按照2:1的比例组 成混合光纤，可同时实现色散和色散斜率的在线补偿。
当前海底光缆系统由于采用相干接收和高速DSP技术，高速DSP技术去除线路 色散的影响，使终端设备具有足够高的色散容限，色散不再是系统的限制因 素，系统主要受限于光纤非线性损伤。采用的光纤以衰耗小和大有效截面为 主要目标，即目前主要采用的小衰耗和大有效截面光纤。
案例：正在建设的NCP海底光缆系统，连接中国、日本、韩国、台湾和美国 ，全长约16000公里，系统设计容量100x100G。
最优化的光纤参数，应根据进一步仿真计算和实验室测试结果确定。
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第 13 页
主要内容
1 跨洋海底光缆传输技术 2 跨洋海底光缆传输系统光纤发展与应用 3 新一代海底光缆光纤的选择与光纤品质因数 4 结束语
3
3
−
2 3
������
∙
������������
−
2 3
αsp
−out

其中，������
=
2π n2 λ Aeff
Aeff表示光纤的有效面积、n2表示光纤的非线性系数；α表示
该段光纤的衰减系数（dB），Ls表示光放段长度，D表示光纤色散系数，
αsp-out表示线路输出端光纤熔接损耗。
光传输系统性能与光纤的有效面积正相关，与光纤的非线性系数以及衰减系数 负相关。改善光纤有效面积和衰减系数可以提升光传输系统的OSNR，改善系统 性能。
第1页
跨洋海底光缆传输技术
海底光缆传输系统采用电源远供方式给海底光中继器或光放大器供电，实现跨
洋端到端传输。
光纤 远供导体
+
+-
+-
光纤 - 远供导体
远
远
供
供
设
设
备
备
-
+
海底光缆技术从单通道的PDH和SDH技术发展到波分复用技术，波分复用技术的 波道速率又从2.5G、10G、40G，发展到目前的100G。
第第 22 页页
基于光纤的类型，海底光缆传输技术的发展阶段
第一个阶段，上世纪90年代中期之前，采用单通道、传输速率不大于 PDH 560M和SDH 2.5G的海底光缆系统；
第二个阶段，上世纪末和本世纪初几年，采用5G速率单通道SDH技术以 及大波道间隔（0.4/0.8nm）、较少波道的2.5G和10G波分复用技术的海 底光缆系统；
光纤的典型参数
光纤衰耗 色度色散 工作波长范围 截止波长 有效面积
0.185dB/km 20ps/km.nm 1550nm ≤1480nm 85µm2
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第5页
较少波道波分复用海底光缆系统的光纤选择与应用
上世纪末和本世纪开局几年，海底光缆系统主 要技术特点为单通道5G速率SDH，或波道速率 2.5G/10G、波道较少的波分复用。
10 + 3 ������������������
������ ∙ ������ ������������������������ ∙ ������ref
2 − 3 ������ − ������������������������ ∙ ������
(2)
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第 11 页
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第4页
单通道低速率海底光缆系统的光纤选择与应用
上世纪90年代中期之前，海底光缆系统主要技术特点是单通道、低速率。 此阶段海底光缆系统单通道，速率较低（低于2.5G），采用3R型海底中继器，
系统主要受限于光纤衰耗。采用的光纤以衰耗小为主要目标，采用当时衰耗 最低的G.654光纤，即截止波长位移光纤。 典型案例：APC海底光缆系统，1993年建成的，全长约7500公里，最长再生段 约6000公里，系统设计容量PDH560M。
采用公式1 标准参考光纤
采用公式2 采用公式2 采用公式1
采用公式1
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新一代海底光缆光纤的选择与光纤品质因数
公式推导和计算的过程都进行了一定程度的近似，上述计算结果不能作为系 统设计的定量计算值，只能表明光纤的性能与系统的性能有较大相关性；
由于考虑的因素具有片面性，并没有将光纤有效面积不匹配造成的附加衰耗 （例如设备内光纤与线路光纤的有效面积不匹配）以及当有效面积过大时会 增加微弯衰耗等，所以不能用公式就简单推断光纤有效面积越大，对系统的 性能提高就越大，光纤有效面积增加是有限度的。
由于此阶段海底光缆系统通道速率高（5G）或 波分复用，且采用海底光放大器，光纤色散成 为系统受限的主要因素。采用当时色散较低的 G.655类光纤，即非零色散位移光纤。
案例：2000年建成的中美海底光缆系统，主要 连接中、日、美，全长约30000公里，系统设计 容量8x2.5G。中美海底光缆系统在一个再生段 内采用两种光纤，即正常光放段光纤和色散补 偿段光纤。
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