光纖通信技術的飛速發展，加快了“光速經濟”的到來。為(wei) 了適應通信技術和Internet的高速發展對超高媽速、超寬帶寬、超大容量的通信係統的要求，除了需要研製出更好的光纖無源器件和有源器件外，還需要開發出超低損耗、長波長工作窗口的新型光纖材料，以及更合理的新型光纖結構和精良的製造工藝。（管內(nei) CVD(化學汽相沉積)法、棒內(nei) CVD(化學汽相沉積)法、PCVD(等離子體(ti) 化學汽相沉積)法以及VAD(軸向汽相沉積)法都是正確的光纖製作方式。

　　光纖材料

　　以SiO2材料為(wei) 主的光纖，工作在0.8μm-1.6μm的近紅外波段，目前所能達到的最低理論損耗在1550nm波長處為(wei) 0.16dB/km，已接近石英光纖理論上的最低損耗極限。如果再將工作波長加大，由於(yu) 受到紅外線吸收的影響，衰減常數反而增大。因此，許多科學工作者一直在尋找超長波長(2μm以上)窗口的光纖材料。這種材料主要有兩(liang) 種，即非石英的玻璃材料和結晶材料，晶體(ti) 光纖材料主要有AgC1、AgBr、KBr、CsBr以及KRS-5等，目前AgC1單晶光纖的最低損耗在10.6μm波長處為(wei) 0.1dB/km。因此，需要尋求新型基體(ti) 材料的光纖，以滿足超寬帶寬、超低損耗、高碼速通信的需要。

　　氟化物玻璃光纖是當前研究最多的超低損耗遠紅外光纖，它是以ZrF4-BaF2、HfF4-BaF2兩(liang) 係統為(wei) 基體(ti) 材料的多組分玻璃光纖，其最低損耗在2.5μm附近為(wei) 1×10(的負三次方)dB/km，無中繼距離可達到1×10(的5次方)km以上。1989年，日本NTT公司研製成功的2.5μm氟化物玻璃光纖損耗隻有0.01dB/km，目前ZrF4玻璃光纖在2.3μm處的損耗達到外0.7dB/km，這離氟化物玻璃光纖的理論最低損耗1×10(的負三次方)dB/km相距很遠，仍然有相當大的潛力可挖。能否在該領域研製出更好的光纖，對於(yu) 開辟超長波長的通信窗口具有深遠的意義(yi) 。

　　硫化物玻璃光纖具有較寬的紅外透明區域(1.2-12μm)，有利於(yu) 多信道的複用，而且硫化物玻璃光纖具有較寬的光學間隙，自由電子躍遷造成的能量吸收較少，而且溫度對損耗的影響較小，其損耗水平在6μm波長處為(wei) 0.2dB/km，是非常有前途的光纖。而且，硫化物玻璃光纖具有很大的非線性係數，用它製作的非線性器件，可以有效地提高光開關(guan) 的速率，開關(guan) 速率可以達到數百Gb/s以上。

　　重金屬氧化物玻璃光纖具有優(you) 良的化學穩定性和機械物理性能，但紅外性質不如鹵化物玻璃好，區域可透性差，散射也大，但若把鹵化物玻璃與(yu) 重金屬氧化物玻璃的優(you) 點結合起來，製造成性能優(you) 良的鹵-重金屬氧化物玻璃光纖具有重要的意義(yi) 。日本Furukawa電子公司，用VAD工藝製得的GeO2-Sb2O3係統光纖，損耗在2.05μm波長處達到了13dB/km，如果經過進一步脫OH-的工藝處理，可以達到0.1dB/km。

　　聚合物光纖自19世紀60年代美國杜邦公司首次發明以來，取得了很大的發展。1968年杜邦公司研製的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)階躍型塑料光纖(SI POF)，其損耗為(wei) 1000dB/km。 1983年，NTT公司的全氘化PMMA塑料光纖在650nm波長處的損耗降低到20dB/km。由於(yu) C-F鍵諧波吸收在可見光區域基本不存在，即使延伸到1500nm波長的範圍內(nei) 其強度也小於(yu) 1dB/km。全氟化漸變型PMMA光纖損耗的理論極限在1300nm處為(wei) 0.25dB/km，在1500nm處為(wei) 0.1dB/km，有很大的潛力可挖。近年來，Y.KOIKE等以MMA單體(ti) 與(yu) TFPMA(四氟丙基丙烯酸甲酯)為(wei) 主要原材料，采用離心技術製成了漸變折射率聚合物預製棒，然後拉製成GI POF(漸變折射率聚合物光纖)，具有極寬的帶寬(>1GHz.km)，衰減在688nm波長處為(wei) 56dB/km，適合短距離通信。國內(nei) 有人以MMA及BB(溴苯)、BP(聯苯)為(wei) 主要原材料，采用IGP技術成功地製備了漸變型塑料光纖。日本NTT公司最近開發出氟化聚酰亞(ya) 胺材料(FULPI)在近紅外光內(nei) 有較高的透射性，同時還具有折射率可調、耐熱及耐濕的優(you) 點，解決(jue) 了聚酰亞(ya) 胺透光性差的問題，現已經用於(yu) 光的傳(chuan) 輸。聚碳酸酯、聚苯乙烯的研究也在不斷的進行中，相信在不久的未來更好性能的聚合物光纖材料得到開發和利用。

特殊的環境對光纖有特殊的要求，石英光纖的纖芯和包層材料具有很好的耐熱性，耐熱溫度達到400-500℃，所以光纖的使用溫度取決(jue) 於(yu) 光纖的塗覆材料。目前，梯型矽氧烷聚合物(LSP)塗層的熱固化溫度達400℃以上，在600℃的光傳(chuan) 輸性能和機械性能仍然很好。采用冷的有機體(ti) 在熱的光纖表麵進行非均勻成核熱化學反應(HNTD)，然後在光纖表麵進行裂解生成碳黑，即碳塗覆光纖。碳塗覆光纖的表麵致密性好，具有極低的擴散係數，而且可以消除光纖表麵的微裂紋，解決(jue) 了光纖的“疲勞”問題。

　　新型結構的光纖

　　光纖的結構決(jue) 定了光纖的傳(chuan) 輸性能，合理的折射率分布可以減少光的衰減和色散的產(chan) 生。為(wei) 了改善光纖的波導性能，特別是既想獲得低損耗，又想具有低色散，以適應長距離、大容量通信的要求，可以對光纖的結構進行設計，控製折射率的分布。如采用三角形折射率分布的結構：區配包層、凹陷包層、四包層結構，加大波導色散，從(cong) 而使零色散波長產(chan) 生位移，設計出了DSF(色散位移光纖)，即G.653光纖，它把零色散波長搬到1550nm的最低損耗窗口，使光纖的損耗特性與(yu) 色散特性得到了優(you) 化組合，提高了光纖通信係統的傳(chuan) 輸性能。

　　G.653光纖在1550nm處的色散為(wei) 零，給WDM(波分複用)係統帶來了嚴(yan) 重的FWM(四波混頻)效應，為(wei) 了克服DSF的不足，人們(men) 對DSF進行了改進，通過設計折射率的剖麵，對零色散點進行位移，使其在1530-1565nm範圍內(nei) ，色散的絕對值在1.0-6.0ps/(nm.km)，維持一個(ge) 足夠的色散值，以抑製FWM、SPM(自相位調製)及XPM(交叉相位調製)等非線性效應，同時色散值也足夠小，以保證單通道傳(chuan) 輸速率為(wei) 10Gb/s，傳(chuan) 輸距離大於(yu) 250km時無需進行色散補償(chang) 。這種光纖即為(wei) NZDSF(非零色散位移光纖)，ITU-T稱之為(wei) G.655光纖。

　　第一代G.655光纖主要為(wei) C波段(1530-1565nm)通信窗口設計的，主要有美國Lucent公司的True　Wave和Corning公司的SMF-LS光纖，它們(men) 的色散斜率較大。隨著寬帶寬光放大器(BOFA)的發展，WDM係統已經擴展到L波段(1565-1620nm)。在這種情況下，如果色散斜率仍然維持原來的數值(0.07-0.10ps/(nm2·km))，長距離傳(chuan) 輸時短波長和長波長之間的色散差異將隨著距離的增加而增大，勢必造成L波段高瑞過大的色散，影響了10Gb/s及以上高碼速信號的傳(chuan) 輸距離，或者采用高代價(jia) 的色散補償(chang) 措施;而低波段端的色散又太小，多波長傳(chuan) 輸時不足以抑製FWM、SPM、XPM等非線性效應，因此，研製和開發出低色散斜率的光纖具有重要的實際價(jia) 值。

　　第二代G.655光纖適應了上述要求，具有較低的色散斜率，較好地滿足了DWDM(密集波分複用)的要求。第二代G.655光纖主要有美國Lucent公司的True　Wave-RS光纖和True Wave-XL光纖，其色散斜率降低到0.05ps/(nm2·km)以下，Corning公司的LEAF(大有效麵積光纖)、Pirelli公司新近推出的FreeLight光纖，把工作窗口擴展到1625nm處。最近，美國Lucent公司新研製出了LazrSpeed多模光纖。第二代G.655光纖成功地克服了光纖非線性所帶來的傳(chuan) 輸損傷(shang) ，大大地提高了光纖通信係統的傳(chuan) 輸性能。#p#分頁標題#e#

　　隨著光纖通信係統的迅速發展，又出現了DFF(色散平坦光纖)，它采用特殊的雙包層或多包層結構，形成狹而深的折射率陷講，加強波導色散，從(cong) 而在1300nm和1550nm處獲得零色散，使光纖在1300-1600nm的波長範圍內(nei) 總色散近於(yu) 平坦，使光纖的帶寬得到擴展，有利於(yu) DWDM及相幹光通信的發展。

　　DWDM係統希望能夠在盡可能寬的可用波段上進行波分複用，將各種不同速率和性質的業(ye) 務分配給不同的波長，在光路上進行選路與(yu) 分插，而可用波段內(nei) 的1385nm附近羥基(OH-)吸收峰的存在，造成了光功率的嚴(yan) 重損失，限製了1350-1450nm波段的使用。為(wei) 此，各個(ge) 公司都致力於(yu) 消除OH-吸收峰，開發出“無水峰光纖”，從(cong) 而實現1350-1450nm第五窗口的實際應用。美國Lucent公司開發出的All Wave光纖，克服了OH-的諧波吸收，從(cong) 而實現了1280-1625nm範圍內(nei) 完整波段的利用。這一有效工作波長範圍的增大，有利於(yu) 通過增大波長通道之間的間距來降低對OPD(光無源器件)、OAD(光有源器件)的要求，大大降低了通信係統的成本，同時可以通過加大波分複用的密度，實現光纖通信係統的超大容量傳(chuan) 輸。

　　強度調製一直接檢測的通信係統可以實現高碼速、大容量傳(chuan) 輸，而且具有調製容易的優(you) 點，但實質上是一種“噪聲通信係統”，而相幹光通信-外差式的通信係統具有長中繼、高傳(chuan) 輸速率優(you) 點，它采用光的相位、偏振來傳(chuan) 遞信息。為(wei) 了適應相幹通信係統的要求，已經研製出了“熊貓”型、“蝴蝶結”型和“扁平”型的高雙折射保偏光纖，以及具有“邊坑”型的單模單偏振保偏光纖，為(wei) 未來全光通信奠定了基礎。