3.2.5光纤技术的研究与发展

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光纤通信用光纤的研制从短波长（850nm)阶跃型石英光纤到梯度（渐变型）光纤，再到长波长多模梯度光纤，最后到单模阶跃光纤，每一步都是光纤通信研究的重大技术进步。而单模光纤的研制成功，则是光纤通信研究的一个技术转折点，它为研制更高速率，更大容量的光纤系统开启了帷幕，最终彻底取代同轴载波通信系统。

(1)光纤技术的发展

紧随着光电器件技术和光电端机技术通信技术的进步，中国光纤技术应用经历了20世纪70〜80年代的多模光纤应用时期、20世纪80〜90年代的单模光纤应用时期、21世纪后针对干线单模光纤性能优化以及近期针对接入网的光纤性能优化等几个发展阶段。

1)多模光纤的研制和应用

1976年，武汉邮电科学研究院在国内第一次选用改进的化学气相沉积法（MCVD法)进行试验，改制成功一台MCVD熔炼车床，在实验过程中克服了管路系统堵塞、石英棒中出现气泡、变形等一系列的“拦路虎”，终于熔炼出沉积厚度为0.2〜0.5mm的石英管，并烧结成石英棒。1977年年初，研制出寿命仅为1小时的石英棒加热炉，拉制出中国第一根短波长（850nm)阶跃型石英光纤（长度17m，衰耗300dB/km)，取得了通信用光纤研制史上第一次技术突破。1977年10月，拉出了衰耗为80dB/km、长度达400m的光纤，能传送电视彩条信号。到年底，拉出的光纤最低衰耗达到20dB/km,最大长度达到960m。

1977年年底，武汉邮电科学研究院与上海硅酸盐研究所、上海光机所联合实验，并在国内首次使用光纤连接头，在总长1050m的光纤上传送彩色电视。这在全国是第一次实验。到1978年年底，光纤的传输特性和结构强度较1977年有了明显提高，光纤衰耗稳定在10dB/km以下，到1979年达到5dB/km以下，数值孔径从0.09提高到0.15，最高可达到0.20，芯径增到40〜50Mm，拉力达到240g以上，光纤的拉长稳定在1km以上，对光纤的提纯、分析、熔炼、拉丝、套塑等各工艺都建立了严格的工艺流程。制备的光纤原料——四氧化硅，纯度达到7个9以上。1979年年初，开始探索梯度（渐变型）光纤，仅3个月就研制出符合CCITT建议要求的短波长多模梯度型光纤。

1979年10月，武汉邮电科学研究院在国内率先打开长波长“低损耗窗口”。与此同时，光纤的温度特性也有较大改善，还研制成功了弹性石英毛细管色谱柱，解决了气相色谱分析技术中的关键性问题，达到了当时的国际水平。1979年10月，在国内首先实现长波长1310mn和1550nm处的损耗降低到ldB/km以下。

2)单模光纤的研制与应用

长波长单模光纤具有损耗低、色散小等优点，是远距离大容量通信系统的理想介质。20世纪80年代初，国家科委召开会议，讨论和制订国家发展光纤通信的总体规划。武汉邮电科学研究院主张要发展单模光纤，但遭到绝大多数人的反对，认为单模光纤芯太细，做不出来，结果规划定为发展多模光纤。1980年5月在上海国际激光会议上，上海科大与上海石英玻璃厂发表了题为《关于我国首次制造并测试的单模光纤的初步报告》的论文。论文报道了初期阶段的研究成果：用MCVD法制造的预制棒，拉制了截止波长分别为998nm和1122nm的单模光纤，光纤损耗在1150nm呈现最低损耗1.37dB/km，在1.3um损耗大于6dB/km。

武汉邮电科学研究院从1981年正式开始研究单模光纤，并于1982年拉制出初步样纤，武汉邮电科学研究院向国家科委上交报告要求修改总体规划“发展单模光纤”，获国家科委和邮电部科技局的批准。因为只有采用单模光纤才能发挥光纤通信超大容量的优点。该单位的单模光纤攻关小组，从国内实际条件出发，采用对MCVD供气管道彻底干燥的方法处理，攻克了损耗居髙不下的技术难关，于1985年，拉制出符合CCITT建议标准的单模光纤，实现了光纤研制的又一次重大突破，年底通过了邮电部的鉴定验收，居于闰内领先地位，相当于1982〜1983年围际同类产品水平，1987年荣获邮电部科技进步一等奖。色散位移单模光纤制造工艺技术于1990年年底取得突破性进展，拉制出合格光纤，接近20世纪90年代初期国际水平。并于1990年年底通过了邮电部技术鉴定。于1991年4月获同家“七五”重点科技攻关项目一等艾，填补了国内空白。

2001年，特种光纤项目被列人国家火炬计划，富通集团自主研究开发了全合成制棒技术，实现了火尺寸光纤预制棒牛产设备的国产化。全合成光纤预制技术研发成功并生产出第一根合格光棒；2003年，光纤预制棒项目被列入国家技术创新计划，获国家信息产业部“信息产业重大技术发明奖”；2005年，完成全合成光纤预制棒国产化研究并制造出第一台自主设计的生产设备；2006年，光纤预制棒产品被列人国家级新产品，全合成大尺寸光纤预制棒获得中国电子学会科学技术进步奖一等奖。目前富通成功实现了大尺寸光纤预制棒和大尺寸低水峰光纤预制棒的研发和量产，建成了光纤预制棒产业基地。

3)光纤生产线的引进与光纤性能优化

20世纪80年代后期，国内先后成立了西古光纤光缆有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司（以下简称长飞公司）、上海朗讯科技光纤有限公司等合资公司，在引进国外资金的同时，引进了先进的成套生产设备、技术和管理，开始建立国内的光纤光缆企业。其中的代表是长飞公司。

国家计委和邮电部在1983年决定在“六五”期间从国外引进光纤生产线，由邮电部武汉邮电科学研究院负责筹备及与外方的谈判。国外有许多公司愿意和中国合作，从技术角度看，美国康宁（Coming)公司的外部气相沉积法（OVD)最优，但由于OVD法需要中国缺乏的氦（He)气和燃料气，谈判没有成功。日本住友的气相轴向沉积法（VAD),沉积效率也不错，但日方不愿意在合同中列入要保证的光纤指标。飞利浦（Philips)采用微波等离子气相沉积法（PCVD)，当时沉积效率比较低，而且设备比较复杂。从原理看，能源微波应该比其他法的氢氣焰稳定，沉积效率低可能是暂时的，而PCVD沉积结构精确是优点。

1985年邮电部与荷兰飞利浦公司达成初步协议，在中国武汉建立一个年产48000km光纤的企业，双方各出资50%，合营期为20年，技术水平荷方保证与其自己在国内的Eindnoven工厂一样。后来，邮电部武汉光纤通信技术公司（即武汉邮电科学研究院，代表邮电部）和武汉信托投资公司（代表武汉市）各出资25%组成中方，与荷方（即飞利浦公司）合资建立了武汉长飞光纤光缆股份有限公司（以下简称长飞公司）。武汉邮电科学研究院在完成长飞公司的筹备后，又抽调一批管理和技术骨干支援该公司建设，这个公司的筹建成功，为中国光纤通信线路技术走向产业化迈出了重要的一步。

1988年，长飞公司引进荷兰飞利浦公司先进的成套PCVD工艺生产设备、生产技术和先进管理模式。在公司成立初期，通过送出去和请进来相结合的方式，长飞公司很快就掌握了先进的PCVDT.艺制造光纤的核心技术和先进的管理方式，并在1991年投产的当年实现企业贏利。1992年通过自主创新，在原来设计用于生产多模光纤的设备上成功地开发和生产出标准单模光纤

1994年，长飞公司开发成功G.653色散位移光纤；提高拉丝速度，拉丝塔生产能力提高35%等。这些自主创新项目大大增强了长飞公司的竞争力。使得K飞公司很顺利地实现了第一期、第二期直至第七期光纤扩产。通过20世纪90年代的逐步扩产，长11公司逐步改变了中国光纤完全依赖进口的不利局面。

1997年，长飞公司开发成功第一代G.655非零色散位移光纤，1998年，长飞公司开发成功大有效面积非零色散位移光纤。2001年，长飞公司开发成功高阶模色散补偿光纤和千兆位以太网多模光纤，2002年，长飞公司开发成功万兆以太网多模光纤，负色散G.655光纤和G.655R光纤，并开发成功OVD工艺。2003年，长飞公司开发成功低水峰G.652光纤和斜率补偿的色散补偿光纤及模块。2004年，长飞公司开发出G.656系列光纤，大芯径和髙数值孔径系列光纤和高性能保偏光纤，以及PCVD+APVD光纤预制棒制造工艺。2005年，长飞公司引入150mm预制棒（拉丝长度提高到2000km);拉丝速度提高到1200m/min;开发出保偏系列光纤、弯曲不敏感光纤。长飞公司光纤产销量突破1000万km，跻身成为全球第二大光纤生产企业。2006年，长飞公司开发出G.657光纤。2008年，公司三方股东在武汉续签新一轮20年合资协议。光纤预制棒、光纤和光缆销售总量折合光纤连续2年突破2000万芯千米，自行研制单根拉丝长度突破7500km的大尺寸光纤预制棒。

(2)特种光纤技术的发展

1)塑料光纤的研发

2006年，由中国科学院理化技术研究所研究员甄珍领导的有机光波导材料及器件研究中心，经过多年的努力，攻克了从本体聚合法直接生产塑料光纤（PMMA光纤）的技术难关，在其£4行研制的日生产10万mPMMA光纤的全&动流水线上已生产出光衰减在170〜200dB/km的PMMA光纤，并已基本形成了光衰减在150dB/km的PMMA光纤的批暈生产的潜能力，产品技术指标达到国际同类产品的最好水平。

PMMA光纤具有芯径大、质地柔软、连接容易、重量轻、价格低等优点，在家庭智能网络系统、局域网中的计算机连接、汽车钙能系统、工业控制系统以及纺织、灯饰照明、太阳能的利用系统及军事等方面有潜在的应用前景。

2)掺稀土光纤的研发

2000年1月20日，烽火通信科技股份有限公司承担的“863”计划有关课题“掺镱石英单模光纤”在上海通过了“863”有关专家组的验收。研究成果有效推进了国内高功率光纤激光器和放大器的研究工作。2003年烽火科技圆满完成了国家“863”攻关“新型掺稀土光纤”项目。掺铒光纤、掺镱光纤、掺铥光纤等都达到了项目合同书的要求，高功率光纤激光器用双包层掺镱光纤可批量生产。

2005年，烽火科技光纤部的“新型掺稀土光纤”项目被列人国家重点新产品计划。2006年4月11日，电子发展基金项目“光器件用掺稀土光纤产业化”通过信产部鉴定验哗。至此，烽火科技光纤部的掺稀土光纤包括掺铒光纤、掺镱光纤、双包层光纤以及铒镱共掺光纤在各项性能指标和产品可靠性方面均达到国内外同类产品的先进水平，在成本方面具有明显优势，并拥有多项产品和方法的核心专利技术。

3)光子晶体光纤的研发

2004年年初，烽火科技、清华大学、天津大学和燕山大学等在国家“973”计划的支持下开始了对光子晶体光纤（PCF)的理论、制备工艺和结构设计等方面的研究工作，研制出了多种结构的微结构光纤和微结构色散补偿光纤、髙非线性光纤、保偏光纤、色散补偿光纤、小弯曲半径光纤和传能光纤，部分研究成果已经达到了国外成熟产品的技术指标，摸索出了一套较为先进的制备工艺。另外，烽火科技还针对当前研究热点微结构光纤开展了掺稀土光子晶体光纤的研究，并制备出了第一根掺稀土光子晶体光纤，具有较好的光学特性。许多产品已经用在一些科研、企业单位和高等院校的相关应用之中，并取得了良好的社会效益和经济效益。

随着近十多年通信业的大发展，光纤光缆产业取得了长足进步。光纤生产由原来有限规模的一两家企业、较单一的牛产工艺，逐步形成了涵盖PCVD、MCVD、VAD、OVD等多种生产工艺的企业群体。光纤拉丝能力自足有余，全国已引进124条高速拉丝牛产线。光缆生产由原来的几家10余万芯千米规模能力的企业，发展到几十家光缆企业，其中，生产能力百万芯千米光纤光缆生产规模能力的企业就达十几家；由于中国电信、中国联通、中国移动3G网络大规模建设和光进铜退的需要，国内对2008年光纤市场需求已经超过5000万芯千米；而国内光纤制造厂商2008年光纤产量在4500万芯千米左右。现在中国光纤的用量仅次于美国，居世界第二位。中国的光纤光缆产业已经成熟，主要品种质量已达到世界一流水平，并有部分出口。表明中国的光纤光缆产业的自主创新能力已经达到相当的高度。