通信用特种光纤

  ICC讯 从“1G”到“5G”, 从“大哥大”到智能手机，现代通信技术的发展给全球带来了翻天覆地的变化，光通信网络承载了绝大多数的信息传送业务，新的通信时代为人工智能、物联网、超高清直播等等一系列应用带来了可能。

  光纤通信网络是一种由光作为信息载体，通过光纤传输光信号的通信方式。简单来讲，就是将图像、声音等信息转换为光信号，以光纤为载体，将光信号从光发射机传输到另一端的光接收机中，然后将光信号解调为对应的图像、声音等信息。

  光纤通信的飞速发展极大推动了光器件的发展。在光网络中，光的传输是通过低损耗通信传输光纤完成，而光信号的处理则由光器件完成，例如光纤放大器、耦合器以及各类尾纤等等。光器件的小型化发展，对通信用器件光纤的要求也愈来愈高，对小型化、多功能性、弯曲不敏感等性能提出了更高的要求。

  长飞光纤光缆股份有限公司(以下简称“长飞公司”)在通信行业中有着不可或缺的地位，针对光通信行业的“井喷式”发展，不仅仅在市场上推出G.654、OM5等新型的通信单多模传输光纤，更是针对光器件推出了一系列通信用特种光纤。

  1. 全系列器件级产品

  长飞公司针对光器件的应用，采用PCVD技术，研发了三个系列的器件级特种光纤——器件用特种单模光纤(PH)、器件匹配包层单模光纤(CS)、器件保偏光纤(PM)，适用于各类微光学、拉锥器件及尾纤。

  器件用特种单模光纤是针对G.652/G.657概念进行优化的光纤，具有独特的Ge/F共掺的材料体系和特殊的光纤波导结构，适合于制备融拉锥型光器件。其中PH1O10-C在采用1310/1550nm单模泵浦光源，拉锥期间损耗波动很平缓，损耗始终低于0.1dB，具有优异的宏弯性能，非常适合实现器件的小型化，适用于1260nm 至 1625nm全波段的应用。

  图1 长飞PH1010-C在拉锥过程中功率/损耗平坦无跳变

  器件匹配包层单模光纤是为光纤器件应用，针对不同波段而开发的特种单模光纤产品。光纤采用了特殊的匹配包层结构以及Ge/F共掺的材料体系设计(见图2)，实现了光纤的材料匹配，使得光纤可以用来做拉锥耦合器。产品CS980/125-16/250光纤制作混拉WDM，光纤无需经过预拉即可实现分光比100%。

  图2 材料匹配设计

  器件保偏光纤可以用于相干光通信中保持光的偏振态传输。根据客户的应用环境，采用“熊猫眼”结构设计应力区，开发设计了两类器件用保偏产品：研磨型(部分产品可熔融拉锥)、抗弯曲型。通过复杂的光纤剖面设计，保障了光纤的研磨和抗弯性能，并且可以实现光纤几何尺寸的精确控制和一致性，芯包不圆度小于1.0%，降低光纤的熔接损耗，保证熔接性能。包层直径波动在±0.6μm之间，满足器件客户的插芯需要，在湿热环境持续2000h和温度500个循环的条件下进行验证，消光比和回波损耗仍然保持了高水平的表现。

  图3 长飞研磨型/抗弯型器件保偏光纤

  2. 新型通信光纤

  随着关键技术的突破，5G技术得以快速发展。5G通信主要分为前传、中传、回传三个过程，在5G传输中，5G前传对光纤O波段的色散代价提出了新的需求。长飞针对通信系统的新要求，分别推出了能够适用于O波段的高速率传输的色散位移光纤，通过精密的波导设计，可以灵活的控制光纤的色散参数，同时具有低损耗、低水峰的特性，有效解决了G.652.D光纤在5G前传CWDM/MWDM系统中1347.5~1374.5nm波段色散代价过大的问题，成功提高系统的维护余量。

  自2000年以来，信息数据流量呈现出飞速上涨的趋势，光传输系统中的时间、偏振、频率等物理维度的复用接近香农极限，基于空分复用技术的多芯光纤以及基于模分复用技术的少模光纤使得突破通信系统容量限制成为了可能。长飞公司多芯光纤采用七芯结构，配套扇入扇出模块，具有低串扰、低衰减以及良好的几何一致性等优点，相邻纤芯的串扰指标小于-45 dB/100km，1550nm波段的衰减不超过0.3 dB/100km，可被应用于大容量光纤通信系统。

  长飞公司少模光纤利用PCVD工艺制备，可实现阶跃型、渐变型等类型的芯层结构，实现两模、四模、六模、九模、超低衰减等多型号少模光纤，同时，长飞公司还与华中科技大学紧密合作，在现有光纤拉锥处理平台上，以自产的特种光纤与低折射率毛细管，用绝热拉锥工艺制作出了具有低模间串扰的国产化熔融拉锥型模分复用器件——光子灯笼。

  图4 长飞多芯光纤与少模光纤

  3. 新型特种器件光纤

  随着光通信的高速发展，对光学器件光纤提出了更高的要求：更小的尺寸、更小的模场、在特殊环境下保持稳定性能。基于以上需求，长飞公司开发80/165系列器件级光纤，超小模场光纤，并且针对某些光器件特殊环境需求，开始了对耐高温器件光纤的研究，并取得了阶段性的进展。

  针对信号的传输、处理以及光通信技术高速发展情况下对光纤提出的特殊化需求，长飞基于PCVD核心技术，通过独特的光纤设计，已形成系列化的产品，持续为通信市场提供优质的产品与服务。基于PCVD平台以及全工艺流程平台(研发设计、生产、检验测试)，长飞公司将继续在可靠性、多功能性通信用光纤设计上保持深度研究，不断创新，为光通信发展提供有力支持。