低损耗高强度的光纤，低损耗光纤的产品原理和关键技术

低损耗高强度的光纤，低损耗光纤的产品原理和关键技术二、低损耗光纤技术的提升纤芯和包层几何尺寸和粘度等的不一致导致波导缺陷，引起损耗，这包括一些小角度散射，小角度散射似乎都已经被解决或者因为影响很小被忽略，目前似乎不再提及这种因素导致的损耗。过渡金属吸收和OH离子的吸收都可以通过材料的提纯和工艺的改进来进行消除。我们都知道光纤的损耗和波长有很强的依赖关系，比如经常看到的下图中普通标准光纤的损耗和波长的关系图。最低损耗出现在波长1560nm附近。比如最近的低损耗记录中，1560nm的损耗为0.1419dB/km，而1550nm的损耗则为0.1424dB/km。总损耗包括了吸收损耗和散射损耗是两大类因素。瑞利散射对光纤的损耗的贡献最大，其他的损耗来源包括红外吸收，紫外吸收，过渡金属吸收，OH离子的吸收，以及波导缺陷导致的损耗。

低损耗光纤一直是光纤行业的重要产品之一，在过去的50多年，实验室实现的光纤的损耗从20dB/km，降低到目前的0.14dB/km附近。商用化光纤也降低到0.154~0.170dB/km。

1986年实验室实现的0.154dB/km的纯硅纤芯的出现应该是一个重要的里程牌，2年后0.17dB/km的商用化光纤出现。自此之后，光纤损耗的降低逐步趋缓。在2010年之后，又有加速的趋势，特别是商用化的光纤损耗。

一、光纤损耗的来源

对于低损耗光纤，我们需要首先知道光纤损耗的来源。

我们都知道光纤的损耗和波长有很强的依赖关系，比如经常看到的下图中普通标准光纤的损耗和波长的关系图。

最低损耗出现在波长1560nm附近。比如最近的低损耗记录中，1560nm的损耗为0.1419dB/km，而1550nm的损耗则为0.1424dB/km。

总损耗包括了吸收损耗和散射损耗是两大类因素。瑞利散射对光纤的损耗的贡献最大，其他的损耗来源包括红外吸收，紫外吸收，过渡金属吸收，OH离子的吸收，以及波导缺陷导致的损耗。

纤芯和包层几何尺寸和粘度等的不一致导致波导缺陷，引起损耗，这包括一些小角度散射，小角度散射似乎都已经被解决或者因为影响很小被忽略，目前似乎不再提及这种因素导致的损耗。过渡金属吸收和OH离子的吸收都可以通过材料的提纯和工艺的改进来进行消除。

二、低损耗光纤技术的提升

对于损耗降低的研究也是集中在瑞利散射导致的损耗。瑞利散射损耗和波长的四次方成反比，由材料中的密度波动和浓度波动导致的损耗组成。瑞利散射损耗的影响公式很好的提供了减低瑞利散射损耗的途径。目前主要是按照里面的元素进行工艺优化。

比如掺杂材料浓度的设计，纯硅纤芯就是这个思路。从公式看，减少掺杂材料的浓度可以减少瑞利散射损耗，因而纯硅纤芯的损耗要明显低于常规的掺杂锗的纤芯的损耗，纯硅纤芯带来的益处不仅仅是低损耗，由于减去了锗掺杂，折射率相应的降低了，光在纯硅纤芯的传播速度提高了，对于越洋光纤通信来说，可以降低信号的延迟。

又比如瑞利散射损耗和温度成正比，降低预制棒的温度可以减少瑞利散射损耗，这同样也成为了低损耗光纤的技术之一。