“十一五”期間，在國家有關(guan) 部門和各級政府的重點支持下，特別是國家科技部在“十一五”國家科技攻關(guan) 和“863”光電子新材料研究計劃中，安排了光纖預製棒科技支撐計劃項目，國內(nei) 光纖企業(ye) 積極迎接挑戰、踴躍投入，各相關(guan) 行業(ye) 協會(hui) 大力促進，加快了具有自主知識產(chan) 權的光纖預製棒新技術、新工藝和新材料的開發步伐。在國家自主創新政策的引領下，民族光纖的自主創新研究顯著增強，我國的預製棒技術取得了突破性進展，光纖預製棒製造技術與(yu) 設備研究及產(chan) 業(ye) 化等方麵均實現了跨越式發展：製造工藝從(cong) MCVD與(yu) PCVD，發展到OVD與(yu) VAD技術，光棒製造能力從(cong) 2家發展到4家，國內(nei) 光纖製造商的單模光纖年生產(chan) 能力突破1000萬(wan) 芯公裏的企業(ye) 迅猛增加到4家，我國已經發展稱為(wei) 名符其實的光纖製造第一大國。

　　雖然，我國常規單模產(chan) 能實現了曆史性跨越與(yu) 進步。但是，在經濟全球化的今天，常規單模光纖的競爭(zheng) 日趨白熱化。加之發達國家將製造業(ye) 向中國轉移，這種現實的環境更是加速了民族光纖產(chan) 業(ye) 的競爭(zheng) ，價(jia) 格迅速下滑，產(chan) 能將再度出現供大於(yu) 求的窘境。

　　因此，民族光纖產(chan) 業(ye) 一方麵要更一步增強自主創新，狠抓光纖上遊核心—－光纖預製棒規模化技術，搶奪利潤來源主體(ti) ；另一方麵，民族光纖企業(ye) 家需要站在全球化市場的戰略高度，苦練內(nei) 功，強化管理，將民族光纖產(chan) 業(ye) 走出國門，推向全球市場；第三，麵對利潤微薄的常規光纖市場實際，要創造性地展開差異化競爭(zheng) ，自主創新地研究與(yu) 開發特種光纖新產(chan) 品，拓展新的利潤增長點。

　　目前，國內(nei) 激光設備製造商采用的能量光纖主要依靠進口，主要原因有四個(ge) ：一是國內(nei) 的能量光纖的激光損傷(shang) 閾值較低；二是光纖的光透過率較國外低；三是國內(nei) 機械加工精度不夠，不能夠滿足醫療激光即插即用的需求；四是光纖端麵處理技術較為(wei) 落後。隨著能量光電子產(chan) 業(ye) 的飛速發展和不斷壯大，該行業(ye) 對能量傳(chuan) 輸光纖及其套件的需求會(hui) 越來越大。

　　接下來將介紹光纖激光器核心組件特種光纖技術及發展趨勢：

        一、光子晶體(ti) 光纖

　　烽火通信科技股份有限公司在十一五國家重點基礎研究發展計劃973項目“微結構光纖結構設計及製備工藝的創新與(yu) 基礎研究”（2003CB314905）、高新技術產(chan) 業(ye) 化項目“863”計劃“光子晶體(ti) 光纖及器件的研製與(yu) 開發”（2007AA03Z447）、973計劃項目“微結構光纖的創新設計、精確製備及其標準化”（2010CB327606）的支撐下，從(cong) 微結構光纖設計、製備技術和應用技術等多方麵進行了係統深入的研究，取得了重大的科研成果。烽火通信已經初步形成了微結構光纖（光子晶體(ti) 光纖）的工藝技術與(yu) 設備控製技術，以及自主知識產(chan) 權的專(zhuan) 利技術，先後製造出如圖1～圖6所示的光子晶體(ti) 光纖，包括：高非線性光子晶體(ti) 光纖、色散平坦光子晶體(ti) 光纖、FTTH用微結構光纖、大模場單模光子晶體(ti) 光纖、空心PBG型光子晶體(ti) 光纖、全固態PBG型光子晶體(ti) 光纖，以及雙包層摻鐿光子晶體(ti) 光纖、摻鉺光子晶體(ti) 光纖等。

烽火通信將上述光子晶體(ti) 光纖提供給國內(nei) 的清華大學、北京郵電大學、天津大學、南開大學、燕山大學、深圳大學、國防科技大學進行基礎應用研究：清華大學采用本公司提供的高非線性光子晶體(ti) 光纖實現了慢光，實現了0.5脈衝(chong) 當量的光減速；天津大學采用本公司提供的高非線性光子晶體(ti) 光纖實現了400nm~1400nm兩(liang) 倍頻程的超連續光譜；北京郵電大學利用本單位的高非線性光子晶體(ti) 光纖實現了波長變換器件的研製；南開大學采用本單位的柚子型光敏微結構光纖，實現了多參量傳(chuan) 感新型光纖光柵的刻寫(xie) 等，他們(men) 取得了新型高性能的光電子器件的國際前沿的研究成果。

　　二、色散補償(chang) 光纖及模塊

　　隨著網絡技術的應用日益廣泛，人們(men) 對寬帶傳(chuan) 輸的需求迅速增長，因此，光通信係統需要不斷增大傳(chuan) 輸距離、傳(chuan) 輸容量和提高傳(chuan) 輸速率。光纖通信的傳(chuan) 輸速率從(cong) 最初的兆比特/秒1（Mbps），2.5G比特/秒（Gbps）到10 Gbps，現在高達40 Gbps，甚至160 Gbps。但是，常規單模光纖（G.652）由於(yu) 在1530nm-1625nm（C+L波段）通信波段內(nei) 具有11-21ps/nm·km的正色散，非零色散位移光纖（G.655）在C波段內(nei) 具有1-10ps/nm·km的正色散。通信數據傳(chuan) 輸一段距離後，係統的累積色散不斷增加，導致傳(chuan) 輸信號的波形畸變，造成信號的失真。

　　為(wei) 了減小通信鏈路累積色散對通信係統傳(chuan) 輸性能的影響，目前，國際上采用色散補償(chang) 技術來改善鏈路色散，包括負色散光纖補償(chang) 技術、光纖光柵色散補償(chang) 技術、電子色散補償(chang) 技術等，其中采用負色散光纖進行色散補償(chang) 的技術最方便有效，係統性能穩定可靠，成本低。采用色散補償(chang) 光纖進行通信鏈路的色散補償(chang) 是當前國際上的主流技術，CIR研究表明：到2012年，全球色散補償(chang) 模塊和器件的市場將會(hui) 達到7.55億(yi) 美圓。

　　高速大容量光通信係統需求的寬帶色散補償(chang) 光纖及其器件（DCM）成功商用，實現C波段的色散和色散斜率的雙功能補償(chang) ，並且大規模應用在波分複用（WDM）及OTN光通信係統中，解決(jue) 了該器件依賴於(yu) 進口的局麵。隨著密集波分係統的規模化建設，國內(nei) 對色散補償(chang) 光纖模塊的需求量迅速增長，預計到2015年國內(nei) 需求將達到60000套（見圖7），市場容量將達到2.2億(yi) 元（圖8）。

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　　烽火通信科技股份有限公司采用自主知識產(chan) 權的PCVD裝備與(yu) 工藝技術，獨立開發出商用化的色散補償(chang) 光纖及光纖型補償(chang) 模塊，成功應用在國內(nei) 10G和40G通信係統中，並批量出口。表1為(wei) 其色散補償(chang) 光纖模塊的性能指標。

常規色散補償(chang) 光纖模塊對G.652光纖的補償(chang) 比率在1:8～1:10，如果采用光子晶體(ti) 前沿技術進行補償(chang) ，理論上可以達到1:100的補償(chang) 比率，實現色散的高效補償(chang) 。烽火通信在國家科技計劃的支撐下，研製出高負色散光子晶體(ti) 光纖（見圖9）。該光纖測試的色散曲線見圖10所示，其峰值波長為(wei) 1570nm，峰值負色散為(wei) －666.2ps/nm.km，其補償(chang) 帶寬為(wei) 40nm，補償(chang) 比率3倍以上。

　　三、保偏光纖

　　保偏光纖在許多與(yu) 偏振相關(guan) 的應用領域具有使用價(jia) 值。隨著通信係統傳(chuan) 輸速率的提高和光纖陀螺等高級光纖傳(chuan) 感器件的發展,對偏振態係統控製的問題變得非常重要。

　　國際上,目前有各種類型的保偏光纖產(chan) 品進入市場，知名的保偏光纖製造公司有生產(chan) 領結型保偏光纖的FiberCore公司,有生產(chan) 橢圓包層保偏光纖的3M公司,以及生產(chan) 熊貓型保偏光纖的Fujikura,Corning ,Nufern、YOFC和OFS等公司。所有的這些公司生產(chan) 的保偏光纖都具有良好的雙折射性能。目前市場需求量為(wei) 5000km，市場容量在5000萬(wan) 元左右，國內(nei) 對保偏光纖的需求量逐年增大，表2為(wei) 典型的熊貓型保偏光纖的技術指標。

　　常規保偏光纖大多采用預製棒鑽孔的方法，然後置入應力硼棒，形成應力雙折射。光子晶體(ti) 光纖科學技術的出現，為(wei) 保偏光纖技術提供了新的途徑。目前，國外已經開始了光子晶體(ti) PMF的研究，利用氧化矽一空氣之間的折射率反差大，容易獲得高雙折射，研製出了保偏光子晶體(ti) 光纖(PCF)．英國巴斯大學報道了其研製的高雙折射PCF，利用相同直徑不同壁厚的毛細管組合成預製棒，實現不同的微孔直徑．光纖外直徑125μm、節距1.46μm、小孔直徑0．54μm、大孔直徑1.14μm、在1 550 nm 的拍長為(wei) 410μm ，雙折射B =3.8 x 10^-3 ，約為(wei) 目前熊貓型PMF的10倍．Theis P．hansen利用光子晶體(ti) 光纖可以高設計自由度的優(you) 勢，在光纖中引入雙纖芯，微孔點陣呈現三角形點陣，研製的光子晶體(ti) PMF雙折射達到1.0x10^-3 ．目前研製的光子晶體(ti) PMF在1 550 am 窗口的損耗為(wei) 1.3 dB／km，並以10 Gbit／s的速率進行1．5 km的傳(chuan) 輸係統試驗。　烽火通信在國家科技計劃的支撐下開展了光子晶體(ti) 保偏光纖的研究，製備出如圖11所示的保偏光子晶體(ti) 光纖，其模雙折射B＝3.1x10^-3。並進行了10G通信係統的PMD補償(chang) 試驗研究：圖12中的左圖表示係統沒有進行PMD補償(chang) 時的眼圖，係統的固定DGD為(wei) 16ps，可以看出信號嚴(yan) 重地受到係統PMD的影響而不能正常工作；采用圖11所示的保偏光子晶體(ti) 光纖對係統進行PMD補償(chang) 後，圖12中的右圖顯示通信係統的眼圖睜開，係統恢複正常工作。

　　因此，光子晶體(ti) 保偏光纖以其高設計自由度、高保偏性能，以及空隙中填充各種材料可以製造出各種纖維光學器件，將具有廣闊的應用前景。

　　四、摻稀土光纖

　　隨著新型光電子器件的發展，摻稀土光纖的應用越來越廣泛。摻稀土光纖主要包括摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖等，烽火通信的高性能摻稀土光纖成功獲得“國家重點新產(chan) 品”稱號，打破了國外對我國高功率雙包層摻稀土光纖的技術封鎖。

　　烽火通信采用自主知識產(chan) 權的專(zhuan) 利技術，實現了稀土離子摻雜技術突破，鐿離子濃度迅速突破13000ppm（見圖13所示），雙包層摻鐿光纖的纖芯直徑迅速突破100微米的技術關(guan) 隘，達到115微米（見圖14所示）。

　　目前，烽火通信科技股份有限公司的單根摻鐿光纖成功實現1640W的1080nm的激光功率輸出（見圖15所示），這是國內(nei) 特種光纖的首次技術突破，達到了當前國際先進水平，促進了我國國防科學技術的進步。

　　在開發摻鐿光纖的同時，烽火通信也開發出雙包層摻銩光纖，獲得了150W的中紅外激光輸出（見圖16所示）。烽火通信科技股份有限公司製造的摻鉺光纖、鉺鐿雙包層光纖、摻銩光纖都成功實現了商用化，促進了國內(nei) 摻鉺光纖放大器、光纖激光器等新型光纖器件的發展，為(wei) 我國新型光電子器件的發展奠定基礎。

常規的雙包層摻鐿光纖要維持較好的單模特性時，當其纖芯數值孔徑達到0.03，其理論單模模場直徑的極限為(wei) 25微米，這遠遠不能夠滿足高功率光纖激光器的大功率高光束質量與(yu) 高亮度的需求。光子晶體(ti) 光纖技術的出現為(wei) 雙包層摻稀土光纖及新型光纖激光器提供了新的技術途徑。采用空氣與(yu) 石英的複合材料結構，形成二維的三角形晶格點陣，當空氣孔直徑d與(yu) 晶格常數∧的比例小於(yu) 0.42時，光波電磁場維持單模工作模式。國外已經開發出纖芯直徑達到80微米的雙包層摻鐿光纖，具備良好的單模特性。同時，外包層采用大空氣孔取代常規的低折射率塗料極大地提高了內(nei) 包層的數值孔徑，並增強了其耐熱性。

　　圖17為(wei) 烽火通信研製的雙包層摻鐿光子晶體(ti) 光纖，經過測試，該光纖的橋壁寬度為(wei) 0.32 μm，內(nei) 包層數值孔徑為(wei) 0.65，纖芯數值孔徑為(wei) 0.06，有效模場麵積為(wei) 1 465.7μm^2。

　　圖18為(wei) 烽火通信研製的摻鉺光子晶體(ti) 光纖，該光纖較常規摻鉺光纖具有更好的抗輻照特性，以及較好的增益特性。

　　五、能量傳(chuan) 輸光纖

　　能量光電子與(yu) 信息光電子是光電子領域的一對孿生姊妹，信息光電子是利用光子作為(wei) 信息的載體(ti) ，而能量光電子是利用光子作為(wei) 能量的載體(ti) ，逐漸形成未來社會(hui) 不可缺少的科學技術。其實，能量光電子技術自1960年美國休斯實驗室研製出世界第一台紅寶石激光器之後，相繼研製開發了半導體(ti) 激光器、CO2激光器、YAG激光器和高功率CO2激光器。特別是高功率激光器的研製成功，為(wei) 激光加工技術在工業(ye) 、農(nong) 業(ye) 、醫療、軍(jun) 事、科學研究以及生活等領域的應用和相關(guan) 行業(ye) 的發展創造了巨大的技術進步。

　　隨著能量光電子技術的不斷進步，各種新型高功率激光器與(yu) 激光加工設備不斷湧現，激光設備采用光纖輸出激光的方式已經取代傳(chuan) 統輸出方式。光纖輸出激光的方式具有傳(chuan) 輸功率損耗小、操作簡單方便、可以任意伸展待加工部位等優(you) 點，大大地簡化並縮小了現代激光設備，已經廣泛地應用於(yu) 材料表麵熱處理、激光焊接、激光切割、激光醫療、激光美容、激光製導等領域。

　　目前，國內(nei) 激光設備製造商采用的能量光纖主要依靠進口，主要原因有四個(ge) ：一是國內(nei) 的能量光纖的激光損傷(shang) 閾值較低；二是光纖的光透過率較國外低；三是國內(nei) 機械加工精度不夠，所生產(chan) 的SMA905連接頭的同軸度差，不能夠滿足醫療激光即插即用的需求；四是光纖端麵處理技術較為(wei) 落後。隨著能量光電子產(chan) 業(ye) 的飛速發展和不斷壯大，該行業(ye) 對能量傳(chuan) 輸光纖及其套件的需求會(hui) 越來越大。

　　烽火通信科技股份有限公司采用自主知識產(chan) 權的PCVD工藝技術，成功開發出大功率高損傷(shang) 閾值能量傳(chuan) 輸光纖，具體(ti) 性能指標見表3所示。烽火通信的能量光纖的損傷(shang) 閾值達到3.5GW/cm2, 單根光纖承受激光功率突破1kW。烽火通信科技股份有限公司的能量光纖及光纖鎧裝跳線產(chan) 品不僅(jin) 應用在激光器的能量傳(chuan) 輸，而且應用在太陽能光伏產(chan) 業(ye) ，以及國防激光技術等領域。

　六、特種光纖發展趨勢

　　目前，隨著我國3G與(yu) 三網合一的信息化建設投資加大，以及振興(xing) 中西部、發展農(nong) 村、擴大內(nei) 需等政策的相繼出台，我國對光纖光纜以及光電子器件保持旺盛增長勢頭，今後隨著信息基礎設施的完善與(yu) 擴大，預計對光纖光纜和光纖器件的需求將繼續增長。

　　特種光纖具有向如下幾個(ge) 方向發展的趨勢：

　　(1) 高附加值、高技術含量的特種光纖

　　(2) 光纖通信器件：可調色散補償(chang) 器、動態PMD補償(chang) 器、高功率放大器、光參量放大器OPA、慢光及全光緩存器、波長變換器件等；

　　(3) 能量光纖器件：全光纖化激光器、單頻、窄線寬等大功率有源光纖器件與(yu) 無源光纖器件等；

　　(4) 醫療光纖器件：微創手術器件、內(nei) 窺醫療器件等；

　　(5) 傳(chuan) 感光纖器件：各種特殊環境應用的器件，如壓力、溫度、位移等參量的傳(chuan) 感與(yu) 探測器件，光纖陀螺等。

　　物聯網和雲(yun) 計算等新技術的出現，更加大了特種光纖及各種新型光電子器件的需求，特種光纖作為(wei) 一個(ge) 新興(xing) 的產(chan) 業(ye) ，將麵臨(lin) 較大的發展機遇與(yu) 挑戰，這也為(wei) 我國民族光纖產(chan) 業(ye) 提供了橫向發展與(yu) 縱向延伸的曆史舞台。