国产双窗口零色散光纤研发：低损耗与色散控制

"长波长双窗口零色散单模光纤的研制 (1992年)" 本文主要讨论了1992年北方交通大学学报上发表的一项研究，该研究涉及长波长双窗口零色散单模光纤的开发。研究人员采用多芯层沉积（MCVD）方法成功制备出了一种损耗较低且色散平坦的光纤，其零色散点位于1.3μm和1.55μm这两个工作窗口内。这一成果对于光通信系统具有重要意义，因为它可以降低对光源波长、线宽和功率的要求，同时也为光波分复用系统提供了大量通道，从而大幅提升传输容量，减少所需光纤的数量。 在研制过程中，研究团队面临了多目标多变量的设计挑战，特别是需要解决在内包层掺氟导致折射率下陷的问题。他们通过掺氟里昂使得内包层的折射率下陷达到了4.5‰至5.0‰，这与使用相同氟源的国外最佳结果相当。此外，研究者还采取了多种措施以降低损耗，并详细阐述了光纤各包层的物理意义。 光纤的核心结构包含四个包层，其中内包层的折射率下陷深度t1，n1对双窗口零色散性能影响最为显著。通常，国外研究者使用SiF4或SF6作为氟源，使内包层折射率下陷达到7%至9%。然而，鉴于国内设备的限制，研究团队克服了这一难题，实现了4.5%至5.0%的下陷深度。尽管结构参数繁多且容差范围极小，研究团队提出了一种优化的折射率剖面设计方案，成功解决了多个工艺难点，最终制备出了长达10km以上的具有国际先进水平的双窗口零色散光纤。 文章中提到，单包层光纤通过引入折射率下陷较深的内包层可以显著改善色散特性。近场模斑尺寸对波长变化的敏感度可以用来解析色散的变化。当波长较小时，大部分能量集中于核心内，外包层对电磁场分布的影响微乎其微，此时波导色散主要由内包层决定。 这项研究不仅展示了技术创新，还揭示了在特定条件下如何优化光纤结构以满足严格的性能要求，对于当时的光纤通信技术发展具有重要的推动作用。