光纤前沿技术简析与举例

1、精品文档你我共享AAAAAA光纤前沿技术简析与举例自从1966年高锟博士提出了光纤通信新设想以来，光纤通信获得了飞速发展: 光纤通信业务从最初的简单电话语音业务发展到复杂的数据传输业务；光纤通 信技术从数据传输技术发展到图像视频传输技术；光纤通信系统从单波长通信 系统发展到密集波分复用通信系统；光纤通信技术彻底改变了人类的生活方式， 创造了一个全新的信息社会和高效融通的国际园地。1989年建成的第一条横跨太平洋海底光缆通信系统拉开了海底光缆通信系统的建设序幕，促进了全球通 信网的建设与飞速发展，迅速拉近了人类的空间距离，地球也从此变成了宇宙 中一个较小的“地球村”。作为光纤前沿技术的代表，光子

2、晶体光纤技术当之无愧光子晶体光纤（PCF）具备许多独特而新颖的物理特性，如可控的非线性、无尽 单模、可调节的奇异色散、低弯曲损耗、大模场等特性，这些特性是常规石英单 模光纤所很难或无法实现的。因此，光子晶体光纤引起了国外科学界的广泛关注。 随着光子晶体光纤制造工艺技术的进步，光子晶体光纤的各种指标已经取得了突 破性进展，各种光子晶体光纤新产品应运而生。 它不仅应用到常规光通信技术领 域，而且广泛地应用到光器件领域，如高功率光纤激光器、光纤放大器、超连续 光谱、色散补偿、光开关、光倍频、滤波器、波长变换器、孤子发生器、模式转 换器、光纤偏振器、医疗/生物传感等领域。光子晶体光纤具有灵活可裁剪色散

3、特性。现已可以制造出色散平坦且具备大 有效面积和无尽单模特性的光子晶体光纤。该光纤可以进行40G高速长途传输。精品文档你我共享AAAAAA超高非线性光子晶体光纤非线性系数是常规单模光纤的100咅以上，能够实现1000nr的超连续光谱，可以为DWDM系统提供光源，节省大量激光光源成本；同 时利用非线性实现的波长变化器件，其灵活性是其他非线性光纤器件无法比拟的， 可以实现超跨度波长变换。采用非线性光子晶体光纤与差频技术， 可以实现微波 通信，其保密功能非常强，美国已经将该新技术应用于军事领域。 采用光子晶体 光纤技术制造的大模场掺稀土光子晶体光纤，具备良好的抗热损伤能力，同时激 光光束质量好，空气

4、形成的内包层数值孔径较大，大大提高了激光二极管与光纤 的耦合效率，实现kW级激光输出，在大功率切割焊接以及激光打标等领域具有 广泛应用。利用光子晶体光纤的超高非线性效应， 可以实现光速减慢，国外采用 三级减速，已经将光通信传输系统中光速减慢 1个脉冲，国内清华大学采用国产 化高非线性光子晶体光纤只一级减速就实现了光速减慢 0.5个脉冲，该前沿技术 的研究为将来全光通信与存储奠定了良好的基础。光子晶体光纤具有普通光纤所不具备的各种新颖特性，其在光器件领域应用 远远不止这些，光子晶体光纤灵活而善变的新奇特性给科研工作者提供了更为广 阔的想象与创新的空间，预示着微结构光纤将会在光通信、 光器件、光传

5、感等领 域具有广泛的应用前景。而另一方面塑料光纤也得到了较大的发展。为了降低局域网光纤接入成本，短距离局域网光纤多采用石英玻璃光纤多 模光纤加发光管的配置方案。那么局域网石英玻璃光纤的研究重点是通过提高 多模光纤梯度折射率分布控制精度和改善光源注入条件的方法来提高石英玻璃 多模光纤的工作带宽和减小光纤的衰减，以适应吉比特以太网和10吉比特以太网发展的需要。近几年，国内外著名的光纤机构纷纷研究出了新一代的 50/125卩精品文档你我共享AAAAAAm的多模光纤。这种多模光纤的主要特点是由于光纤制造中消除了梯度折射率分 布中心的缺陷，使得梯度折射率分布控制精度远远高于传统50/12皈m的多模光纤，

6、从而大大提高了多模光纤的工作带宽。新一代的50/12皈m的多模光纤与850nm勺VCSEL配合使用，可以实现在 850nn波长上进行10Gbit/串行传输300m 距离。随着半导体材料制造水平的不断提高和生产成本的大幅度的降低，光纤、有源/无源光器件的价格日益便宜，从而推动了光纤到大楼（FTTB）、光纤到家 庭（FTTH）、光纤到桌面（FTTD）的实用化发展进程。特别是最近几年，日本 和美国等发达国家已经开发出了梯度折射率分布塑料光纤。由于塑料光纤制造 工艺简单、材料便宜和连接成本低的新型光纤等，所以其已经被应用于企业和 大学校园局域网的内部通信系统。与石英玻璃光纤相比，塑料光纤（POF, P

7、lastic Optical F）e以其芯径大、制造简单、连接方便、可用便宜光源等优点正在受到宽带局域网建设者的青睐。正是宽带局域网的迅速发展带来了 POF技术的革命性进步，特别是以全氟化的 聚合物（如商用产品名称为 CYTOF）为基本组成的氟化塑料光纤（PF-POF）在 局域网的逐步使用，从而标志着 PF-POF正在由试验室步入局域网工程应用。一般，在局域网的工程应用的 POF是以全氟化的聚合物为基本组成的PF-POF。众所周知，PF-POF的研究要点为衰减、带宽、制造方法等问题。最 早POF是用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料制成的。由于PMMA材料中存在 着大量的C-H键谐振会引起很大的

8、光吸收，所以PMMA-POF在650not勺衰减系 数高达160dB/k以上。研究人员采用全氟化的聚合物材料为基本成份制造出了在精品文档你我共享AAAAAA850nn和1300nr的衰减系数小于20dB/km的PF-POF。究其原因是氟化的聚合物 中的C-F键大大减小了光吸收，故全氟化的聚合物PF-POF的衰减系数十分小。总而言之，由于全球IP流量的急速增长，10G网络的铺设量逐渐减少， 到201时，40G和100络线卡市场销量将逐渐增大。目前，各大网络运营商在 部署40G光网络系统时，采用的技术有逐渐从 DPSK/DQPSK向DP-QPSK转移 的趋势。传输速率和传输编码控制的变化在一定程度上将会对光纤材料提出新的 要求，如100G勺高传输速率下可能需要更低的 PMD的单模光纤。面对4G移动通信、三网融合、物联网与云计算等新一代网络的高速崛起，光 纤将有更大的舞台与应用前景，未来的新型光纤将会向更加高容量化、 功能化与 器件化的方向发展。测控二班刘文杰20093221北国风光， 千里冰封， 万里雪飘。望长城内外，惟余莽莽；大河上