光纖的發(fā)展簡史

來源：鮮棗課堂

光纖商用化以來，隨著技術的不斷發(fā)展，光纖的品種經歷了若干個重要發(fā)展階段。

今天，我們把階段歷程做一個簡要的回顧：

▉ 第一階段：多模光纖（第一窗口）

1966年7月，華裔科學家高錕就光纖傳輸的前景發(fā)表了具有歷史意義的論文。該文分析了造成光纖傳輸損耗的主要原因，從理論上闡述了有可能把損耗降低到20dB/km的見解，并提出這樣的光纖將可用于通信。

2009年，高錕因為對光纖事業(yè)的突出貢獻，獲得了諾貝爾物理學獎。

在理論的指引下，四年以后的1970年，美國康寧公司真的拉出了損耗為20dB/km的光纖，證明光纖作為通信介質的可能性。

美國康寧公司

與此同時，美國貝爾實驗室發(fā)明了使用砷化鎵（GaAs）作為材料的半導體激光（semiconductor laser），憑借體積小的優(yōu)勢，大量運用于光纖通信系統中。

1972年，光纖的傳輸損耗降低至4dB/km。

至此，光纖通信時代，正式開啟。

1972-1981年，是多模光纖研發(fā)和應用期。

前期第一個使用的光纖通信波長，是850nm，稱為第一窗口。

早期開發(fā)使用的，是階躍型多模光纖。接著開發(fā)了A1a類梯度多模光纖（50/125），其衰減為3.0-3.5dB/km，帶寬為200-800MHz·km，數值孔徑為0.20±0.02或0.23±0.02。

后來，又開發(fā)使用了A1b類梯度多模光纖（62.5/125），其衰減為3.0-3.5dB/km，帶寬為100-800MHz·km，數值孔徑為0.275±0.015。

這兩種光纖與850nm附近波長LED（發(fā)光二極管）相配合，形成早期的光通信系統。

當時，LED光譜寬度為40nm，注入光功率為5或20μW，最大速率為5或60Mb/s。

▉ 第二階段：多模光纖（第二窗口）

70年代末到80年代初，光纖廠家又開發(fā)了第二窗口（1300nm）。

A1a類光纖衰減0.8-1.5dB/km，帶寬200-1200MHz·km。A1b類光纖衰減0.8-1.5dB/km，帶寬200-1000MHz·km。

與它們相配合使用的是高輻射LED，其光譜寬度為120nm，注入光功率為20μW，最大速率為100Mb/s。

▉ 第三階段：G.652及G.653、G.654單模光纖（第二、三窗口）

1982-1992年是G.652及G.653、G.654單模光纖的大規(guī)模應用期，打開了光纖的第二窗口（1310nm）和第三窗口（1550nm）。

1973-1977年，世界各大光纖制造商開發(fā)了各種先進的預制棒生產工藝——康寧開發(fā)出OVD技術；日本的NTT、住友、古河、藤倉等聯合開發(fā)出VAD技術；朗訊改善了MCVD技術；荷蘭菲力浦開發(fā)了PCVD技術。

1982年，由美國開始，日、德等國家緊跟，全球開始大量建設G.652單模光纖長途工程。單模光纖的市場需求大增，刺激了大規(guī)模生產。

這時，康寧的OVD進一步提高了沉積速率，VAD、MCVD、PCVD都外加套管來作為增大預制棒的措施。

此后，各家都照著兩步法的混合工藝來加大預制棒。

90年代，法國阿爾卡特開發(fā)了APVD技術（MCVD+等離子噴涂工藝）。

各大光纖制造商制造技術的重大進步，為常規(guī)單模光纖的廣泛應用創(chuàng)造了更好的條件。

1984年，第三窗口（1550nm）開始啟用。

同年，CCITT（國際電報電話咨詢委員會）發(fā)布G.651和G.652標準。

到1985年，G.652光纖1310nm的損耗已達0.35dB/km，1550nm的損耗已達0.21dB/km。

1985年，日本、美國研發(fā)的G.653色散位移光纖商用化，其特點是把零色散點從第二窗口移到第三窗口，1550nm波長不僅損耗最低，而且色散也最小。

1988年，CCITT發(fā)布G.653標準。此光纖大量用于日本的通信干線。

90年代初，摻鉺光纖放大器（EDFA）開始商用化，促使密集波分復用（DWDM）提上議事日程。

但是，G.653光纖在1550nm波長處的零色散，造成DWDM系統波道間的非線性干擾十分嚴重，因而沒在世界上推廣開來。

1995年，我國建設京九光纜工程，24芯纖中用了六根G.653光纖，一直沒開通。以后，我國也沒用G.653光纖。

這一時期，還產生了一種截止波長移位的光纖。它在1550nm處不但損耗低，而且微彎損耗小，適合使用光放大器的長途干線系統和海底光纜系統。

1988年，CCITT發(fā)布G.654標準。

▉ 第四階段：光纖窗口全開，特性全面發(fā)展

1993-2006年，光纖通信窗口擴展到4、5窗口及S波段，光纖通信窗口全面打開，新開發(fā)四種新品種光纖，光纖特性更趨完善。

（1）、非零色散位移單模光纖G.655光纖（第三、第四窗口）

為抑制密集波分復用（DWDM）系統中的四波混頻（FWM）和交叉相位調制（XPM），減小光通道間的非線性干擾，非零色散位移光纖（WZDSF）在1993年問世了。

先是朗訊推出真波光纖，接著康寧推出了大有效面積LEAF光纖。

這些光纖一開始工作在第三窗口，即C波段（1530-1565nm）。1995年后，擴展到第四窗口，即L波段（1565-1625nm）。

1996年，ITU-T制定了G.655標準。1998年之后，在全世界得到廣泛應用。

（2）、低水峰單模光纖G.652C（第五窗口）

1998年，朗訊推出了全波光纖（即低水峰光纖），使1383nm的水峰幾乎不存在(衰減＜0.31dB/km），打開了光纖的第五窗口，即E波段（1360-1460nm）。

1999年，中國開始用全波光纖做光纜，用于九江電信。

2000年，ITU-T制定了G.652C標準。

2001年，康寧做出了低水峰光纖。

2002年，G.652C光纖在全世界推廣。

從此，單模光纖從1260nm至1625nm波長范圍內，具有優(yōu)異的衰減性能。

2002年5月，ITU-T對于單模光纖通信系統光波段劃分為O、E、S、C、L、U。

多模光纖850nm稱為第一窗口，單模光纖O帶為第2窗口，C帶稱第3窗口，L帶為第4窗口，E帶為第5窗口。

多模光纖和單模光纖的通信波段匯總起來，如下表所示：

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