日本 NT&T 在 OVD 的基础上进行改进，推出了汽相轴向沉积法 （ VAD）工艺； 荷兰 Philips 则开发了等离子体化学（PCVD） 工艺，成功地在 生产中加以应用。
是唯一不存在中心缺陷技术。
PCVD 具有高效原材料利 用效率；能实现精细波导 结构
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MCVD和PCVD：粉尘沉积和玻璃烧结是同时完成。 VAD和OVD，粉尘沉积和玻璃烧结分两步完成， 在玻璃烧结过程中，可以有效地将玻璃中粉末水分去除，这两 种工艺可以制备出水峰极低的光纤预制棒。
0.33~0.35dB/km 0.33~0.35dB/km 0.19~0.20dB/km 0.20~0.23dB/km 9.2±0.4um
ZTT-ALF
≤0.325dB/km ≤0.300dB/km
≤0.183dB/km
≤0.20dB/km 9.2±0.4um
普通G.652
ZTT-ALF
光纤折射率剖面对比示意图
目前的技术路线： 纯硅芯 ＋ 下陷包层
（深度掺氟）
问题1 问题1：制备困难
→ 氟硅烷极易挥发，高速率深度掺氟非常困难 → 采用在芯层掺羟基，碱金属等方法降低纯硅的粘度 → 拉丝工艺需要平衡张力，炉温和拉丝速度 → 成本至少增加三倍
（几乎不掺锗）
普通G.652
问题2 问题2：环境污染
→ 产生大量含氟废料，环保上公认的较难处理的物质 → 要彻底消除氟化物的带来的综合影响，成本可能会 超出给运营商带来的预期效益
• • • 常规G.652D 光纤相对折射率即在0.35%左右， 因此现有设计无需做大的改动, 只需要改进制造工艺即可实现低损耗光纤的制造。
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中天达远低损耗光纤（ZTT-ALF）主要指标
关键指标
ATT1310nm ATT1383nm ATT1550nm ATT1625nm MFD@1310
普通G.6520
1605
1630
signal wavelength (nm)
超低损耗G.652（ULL）：1550nm 衰减: 0.165dB/km 有效面积：83µm2
大有效面积G.654（LAF）:1550nm 衰减: 0.182dB/km 有效面积：125 µm2
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降低光纤衰减的考虑
损耗随掺杂浓度和应力增大而增大
瑞利散射是1550nm损耗的主要来源
纯硅芯对减小散射有益处。 纯硅芯比外包层（通常掺Ｆ）的粘 度高。拉丝过程中将产生很高应力 从而增加光纤损耗。
单通道速率 （Gb/s) 10 10.7 46 112 224 448 1000
通道宽度 （GHz) 1 50 50 50 50 80 170
通道数 1 80 80 80 80 50 25
单光纤Cband 速率（Tbps) 0.01 0.856 3.68 8.96 17.92 22.4 25
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100G及更高系统的特点
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对100Gb的系统，中天认为低损耗光纤可以满足要求
⇒ 0.18dB/km（比常规G.652光纤低0.02dB/km） ⇒ 制造技术：调整和优化波导结构（适当减少锗的掺杂量）， 改进预制棒制造和拉丝过程中退火工艺，可以降低衰减。 理论衰减＝0.15＋0.074×相对折射率%
当相对折射率小于0.40%时，可以获得小于0.18dB/km的衰减
高级调制 16QAM, 64QAM (正交振幅调制）和更高的波特 （baud ）速率。 脉冲整形 高光谱效率(>6b/s/Hz) 对非线性更敏感
信号速率
10G 100G 200G 400G 400G
编码格式
NRZ/RZ PDM-QPSK PDM-16QAM DC-PDM-16QAM PDM-16QAM
美国 AT&T发明了改进的化学汽相沉积法（MCVD）工艺；
OVD 可以实现最高的沉积速
MCVD 是 制 备 特 种 光 纤 的 最 佳技术
美国 Corning 公司随后开发了适合光纤大规模生产的管外汽相 沉积法（OVD）工艺，其后 OVD 工艺又有不断改进；
率，兼具产品尺寸大的特点
VAD 具有较高的沉积速率，
• 根据机械接续损耗理论，两种不同光纤对接时的损 耗将有所增加
– 两种成熟的技术（过度和拉锥）可以减小两种ＭＦＤ 不同光纤之间的接续损耗。
过度光纤
•
批量接续实验结果：
– LAF和LAF对接 • 平均损耗 0.04 dB – LAF和SMMF对接 • 平均损耗 0.15 dB
拉锥
• •
单纯的长途通信网络，有很多接入接出点。这是一 个LAF最大的问题。 光电混合缆和海缆基本不是问题
脱水与导热气体 脱水与导热气体
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不同预制棒制造工艺的对比
沉积速率 沉积效率
灵活性
光纤性能
制备各种设计 的光纤 高速率 水峰值低 水峰值低 无中心缺陷 剖面精细 对原料纯度要 求极高
MCVD OVD VAD
★☆☆
★★☆
★★★
★★★
★☆☆
★★☆
★★☆
★☆☆
★☆☆
PCVD
★★☆
★★★
★★☆
VAD、OVD是目前国际上的主流单模技术， 具有最优的性价比。
λcutoff<λSig
• e.g. λcutoff < 1530nm （ ITU-T G.654 光纤）
D. Peckham, OFC2008 NtuC3 M. Bigot-Astruc, et al.,OFC2012, OTh4I.1.
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低损耗大有效面积光纤设计的考虑和限制（II）
大Aeff也影响微弯损耗
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光纤传输技术的发展
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趋势: 每4年增加10倍 SDM ，MDM 相干/PDM 非线性香农极限 WDM
C-band 光纤容量 (Gbps)
106 104 102 1 10-2 10-4
多心, 少模
非线性 LAF/LLF
EDFA
TDM
色散管控 NZDSF 损耗改进 单模光纤
112Gbs @50GHz
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大有效面积光纤对拉曼放大器系统影响
大有效面积(e.g. Aeff=125um2)
多路径干涉引起的二次瑞利散射较低，非线性效应低，传输性能高。 X 拉曼效率低, 需要较高的泵浦功率
高色散，低零色散波长
避免泵浦－泵浦和泵浦－信号之间由于缺陷引起的相互作用
Raman gain coef.[(1/W.km)]
超低损耗光纤
问题3 问题3：指标缺陷
→ 1383nm 衰 减 达 到 1dB/km 以 上 （ G.652D 光 纤 为 0.30dB/km），与目前骨干网络大量铺设的G.652D光 纤兼容存在问题，给未来网络扩容带来障碍
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衰减值
1.25 1.15 1.05 0.95 0.85 0.75 0.65 0.55 0.45 0.35 0.25 0.15
现有超低损耗光纤与G652D光纤的衰减对比 超低损耗光纤
现有G652光纤
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低损耗大有效面积光纤设计的考虑和限制（I）
单模的要求 2 λ
2
弯曲损耗的要求 2.4 – 折射率主要受到宏弯损耗的限制 – 压低包层折射，或采用凹陷设计对 弯曲损耗 有一定改善。
λ
1.4
2Δ
λSig
– 芯径主要受到截止波长限制, i.e
• G.652 (A/B/C/D) • G.653 (A/B) ITU-T
色散位移单模光纤 截止波长位移单模光纤 非零色散位移单模光纤
• G.654 (A/B/C)
• G.655 (A/B/C/D/E) • G.656
宽波带非零色散位移单模光纤 弯曲不敏感单模光纤
• G.657 (A1/A2/B2/B3)
• 瑞利散射和λ4成反比
αR =
1 ∫ A(r ) P(r ) r dr λ4 P (r ) r dr
• 和掺杂浓度成正比
A = A 0 (1 + 0.44 ∆ )
1. M. Ohashi, J. Lightwave Tech. 10, p. 539 (1992).
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超低损耗光纤的设计和一些问题：
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 1480 TeraWave SLA+ LAF SSMF
LAF 100-km 跨距，Raman/EDFA混合放 大器所需的泵浦功率 泵浦 λ 1429nm 1447nm 总功率 Gon-off =10 dB 160 mW 470 mW 630 mW
1505
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长途干线网 （采用G.652 光纤设计）
40G
典型再生距离 (公里） 系统要求OSNR 成缆后允许 光纤最大衰减 允许光纤最大衰减
100G 3200 14.5 0.20 0.18
400G < 1300 21 0.19以下 0.17
6000 11.5 0.22 0.20
现有的G.652和G.655光 纤可以满足使用要求
股份比例 外方 37.5% 普睿司曼（意） 藤仓（日） OFS（美） 住友（日） 信越（日） ——
62.5%
40% 49% 49% 25%
60% 51% 51% 75%
——
100%
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二、通信光纤的回顾和展望
在过去40年中，在新技术和市场需求的推动下，出现了以下几种 通信光纤产品。
• G.651
50/125um多模光纤 非色散位移单模光纤
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与普通G652光纤兼容，双向平均接续损耗结果绝大部分在0.04dB以下。
接续损耗散点图
0.050 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0 0.1 0.2