光纤工作波段的简述与原理

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：