1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院纤维集成光学教育部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学烟台研究院先进光纤传感技术研发中心，山东 烟台 264006
3 新南威尔士大学电气工程与电信学院，悉尼 NSW2052
光纤构成了当今世界通讯的主干网络，已成为人类活动的底层构架。近年来，物联网万物互联对光纤传输带宽的需求急剧增加，光纤功能更是从单一的信息传输扩展到了信息传输和感知一体化，特种石英光纤是实现该目标的一个重要组成部分，其研发成为了热点。特种光纤的复杂结构和多组分掺杂给其高效制造提出了挑战。本文围绕增材制造技术在特种石英光纤高效制备方面的难题、探索及进展进行总结梳理，首先重点报告在基于紫外光固化的增材制造技术路线下，如何克服大尺寸石英增材制造中陶瓷化和塌缩的难题，发展适合的增材技术用于制备特种石英光纤预制棒，以拉制出所需的特种光纤。然后介绍直接墨水书写与选择性激光熔融等不同增材技术用于石英光纤预制棒制造的近期进展。最后对增材制造在石英光纤制造中存在的问题和未来发展趋势进行简要讨论与展望。
光纤光学 增材制造 光纤预制棒制造 特种光纤 有源光纤 激光与光电子学进展
2022, 59(15): 1516003
1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
管棒法加工的氟锆酸盐玻璃光纤预制棒表面和亚表面存在缺陷,这会增加氟锆酸盐玻璃光纤的界面损耗并降低光纤强度。研究了一种非水有机溶液体系的表面处理剂,其中溶剂是乙醇和戊醇的混合物,酸是盐酸和草酸的混合物,添加剂是二氯氧化锆和乙二胺四乙酸的混合物。相比于常规的水溶液体系的表面处理剂,该处理剂能更有效去除光纤预制棒的表面和亚表面缺陷,并且不存在水侵蚀表面引起的水化层和沉积杂质,降低了光纤拉制过程中的析晶和失透风险,可大幅增大光纤强度并降低光纤的损耗。光电子能谱(XPS)显示,利用该处理剂处理过的氟锆酸盐玻璃表面和本体的组分含量更接近。原子力显微镜(AFM)观测结果显示,利用该处理剂处理过的氟锆酸盐玻璃的表面粗糙度更低。实验结果表明,由该表面处理剂处理过的光纤预制棒拉制的光纤损耗更低且抗拉强度更强。说明对于氟锆酸盐玻璃光纤预制棒而言,非水有机溶液体系的表面处理剂比传统的水溶液体系表面处理剂更为合适。
1 苏州大学材料与化学化工学部, 江苏 苏州 215200
2 江苏亨通光纤科技有限公司, 江苏 苏州 215200
从光纤预制棒、光纤拉丝炉、光纤熔接等方面阐述了低熔接损耗环保型单模光纤研制过程。主要从原材料以及反应原理角度出发, 探索了无氯环保型光纤预制棒的开发过程；同时从拉丝炉的气流场进行分析, 完成了光纤拉丝炉的开发, 该拉丝炉可用于直径不均匀光棒的拉丝, 光纤丝径的3σ值稳定在0.186 5左右。最后进行了熔接试验, 研制出光纤的双向熔接平均值不管在1 310 nm还是在1 550 nm, 均在0.03以下, 顺利完成了低熔接损耗环保型单模光纤的研制。
光纤预制棒 光纤拉丝炉 光纤熔接 无氯环保 直径不均匀 optical fiber preform fiber drawing furnace fiber splicing chlorine-free environmental protection uneven diameter
1 国科学院 武汉文献情报中心，武汉 430071
2 长飞光纤光缆股份有限公司，武汉 430000
光纤光缆技术是我国推进“宽带中国”战略的重要领域。文章以全球光纤光缆专利为研究对象，采用专利分析的方法，梳理了光纤光缆专利申请趋势，从光纤预制棒、光纤和光缆等流程的角度，分析了光纤光缆技术分布和最新技术动向，并剖析了国内外主要机构的技术布局和核心专利技术。最后，提出了重视专利战略、谋划全球专利布局，探索潜在的国外市场；围绕国家光通信战略和产业技术升级，加强未来重点技术研发；鼓励中小企业创新技术发展、营造产业集聚效应等建议。
光纤预制棒 光纤 光缆 专利分析 专利技术 光通信 optical fiber preform optical fiber optical fiber cable patent analysis patented technologies optical communication
1 光纤光缆制备技术国家重点实验室 长飞光纤光缆股份有限公司研发中心, 武汉 430073
2 久智光电子材料科技有限公司, 河北 廊坊 065001
将PSOD(等离子固态外部沉积)、光纤预制棒制备技术以及光纤拉丝技术相结合, 成功开发了芯棒+天然石英砂套管的预制棒制备技术。该技术以成本相对较低的天然石英砂为原料, 等离子体为热源, 干燥压缩空气为工作气体, 熔制了符合光纤生产要求的套管, 并研究出了合适的光纤生产工艺路线。该套管的工艺路线简单, 无需合成套管工艺中的脱水和烧结处理, 且生产过程不会产生有毒有害的尾气, 对环境无污染。针对天然石英砂材料的特殊性质, 制定了低掺杂的预制棒沉积技术以及高张力拉丝的工艺条件, 成品光纤各方面合格, 并具有更低的衰耗。
天然石英砂 等离子固态外部沉积 光纤预制棒 低衰减光纤 natural quartz sand PSOD fibre preform low attenuation fibre
1 江苏师范大学物理与电子工程学院， 江苏 徐州 221116
2 CREOL, The College of Optics and Photonics, University of Central Florida, Orlando, Florida32816
3 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室， 陕西 西安 710119
4 上海大学材料科学与工程学院， 上海 200072
5 宁波大学高等技术研究院红外材料与器件实验室， 浙江 宁波 315211
碲基硫系光纤在2 ～ 16 m光谱范围具有优异的透射性能。近年来，它们作为长波红外传输介质备受关注。回顾了碲基硫系光纤的研究历史和现状，分析总结了用双坩埚法、棒管法、堆积挤出法和复合材料棒管挤出法制备碲基硫系光纤的特点，并对碲基硫系光纤的发展前景进行了展望。
硫系玻璃 红外光纤 碲化物 光纤预制棒 chalcogenide glass infrared fiber telluride fiber preform
1 成都富通光通信技术有限公司， 四川 成都 611731
2 浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
介绍了一种新的改进化学气相沉积法（MCVD）+气相轴向沉积法（VAD）预制棒制备工艺，该工艺按照归一化波导结构进行工艺设计和参数控制，即采用MCVD法制备归一化结构参数轴向一致的芯棒，然后采用VAD法轴向沉积相应的外包层，从而得到波导结构轴向均匀一致的预制棒。采用新工艺实验研究了非零色散位移光纤的制造过程，成功制造了波导结构均匀的光纤预制棒，有效地利用预制棒的锥度增加有效长度，光纤的生产效率提高约15%，节省了成本。详细分析了该工艺方法的三个关键环节：芯棒归一化结构制备，芯棒收缩比的设定，VAD松散体沉积。研究结果对非零色散位移光纤的生产具有实际的指导意义。
光纤光学 光纤预制棒 改进化学气相沉积法 气相轴向沉积法 非零色散位移光纤
浙江富通光纤技术有限公司,浙江 富阳 311422
采用改进化学汽相沉积结合溶液掺杂法制备了掺镱石英光纤预制棒，并研究了不同镱掺杂浓度下的吸收光谱和发光光谱.吸收光谱和发光光谱的强度随着YbCl3溶液浓度的增大而增强.在不产生失透的前提下，得到预制棒芯层能够掺杂的YbCl3溶液最大浓度为0.057 mol/L.
掺镱光纤预制棒 改进化学汽相沉积工艺 溶液掺杂 吸收光谱 发光光谱 Yb3+ doped fiber preforms MCVD process Solution doping Absorption spectra Emission spectra
1 北京交通大学 理学院物理系,北京 100044
2 悉尼大学光纤技术中心,悉尼 1430
对F、P共掺杂光纤预制棒退火后的表面晶化行为进行了研究.由改进的化学汽相沉淀法制备的氟和磷共掺杂二氧化硅光纤预制棒玻璃样品在6 h的1 150 ℃控温加热处理后，其表面发生晶化.用X-射线衍射仪观测其晶相，主要为α-方石英，可使玻璃具有二阶光学非线性；用光学显微镜观察了其表面形貌并对结晶微粒的大小进行测量，知晶粒大小在十几到几十μm之间，会造成散射损耗的增加.实验结果,还显示氟对结晶过程有很大的影响.
表面晶化 二氧化硅光纤预制棒 氟磷共掺杂 二阶光学非线性 Surface crystallization Silica fiber preform F and P co-doping Second-order nonlinearity
