强激光与粒子束
2022, 34(12): 121006
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
上海大学 特种光纤与光接入网省部共建重点实验室培育基地, 上海 200072
研究了10.6 μm CO2激光加热硅芯光纤预制棒的温场分布, 在考虑预制棒表面热辐射和空气对流的情况下, 用有限元软件COMSOL Multiphysics建立了激光加热预制棒的传热物理模型, 比较了激光功率、激光光斑半径和预制棒直径对温场分布的影响, 同时提出CO2激光加热与石墨炉加热结合调节温场分布的方法。仿真结果显示, 激光参数和预制棒直径都会明显影响预制棒温场分布, 且激光光斑半径3 mm, 功率达到400 W的激光器可用于直径10 mm内的硅芯光纤预制棒制备硅芯光纤。通过CO2激光加热和石墨炉加热相结合的加热方式, 能更加灵活有效地调节预制棒的温场分布, 构建适合硅芯光纤拉丝的温场条件。
CO2激光 激光功率 光斑半径 预制棒直径 石墨炉加热 温场分布 CO2 laser laser power laser focus preform diameter heating with graphite furnace temperature distribution 强激光与粒子束
2016, 28(9): 091003
1 苏州大学材料与化学化工学部, 江苏 苏州 215123
2 江苏亨通光纤科技有限公司, 江苏 苏州 215200
3 江苏亨通光电股份有限公司研发中心, 江苏 苏州 215200
通过研究大尺寸超长光纤预制棒的制造技术,攻克了大尺寸超长光棒的芯棒处理和套柱焊接等关键技术,研制出了200 mm,长度6 m的大尺寸光棒,并实现单根光棒不间断超高速(2 800 m/min)拉丝15 000 km以上。实际生产和质量评估表明:该技术生产的单模光纤在1 550 nm波长的衰减系数典型值为0.182 dB/km,在1 310 nm波长的衰减系数典型值为0.321 dB/km。由此可见,研发的大尺寸超长光棒生产技术稳定、成熟,与目前广泛使用的1.5 m,150 mm光棒拉丝相比,光棒利用率提高12.4%,单位时间光纤产出提升20.7%。首次实现了200 mm×6 m大尺寸超长光棒的高速拉丝。
光纤 预制棒 大尺寸超长 套柱 焊接 高速拉丝 optic fiber fiber preform large size ultra long cylinder welding high speed drawing
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
