光纤的发展简史

来源：鲜枣课堂

光纤商用化以来，随着技术的不断发展，光纤的品种经历了若干个重要发展阶段。

今天，我们把阶段历程做一个简要的回顾：

▉ 第一阶段：多模光纤（第一窗口）

1966年7月，华裔科学家高锟就光纤传输的前景发表了具有历史意义的论文。该文分析了造成光纤传输损耗的主要原因，从理论上阐述了有可能把损耗降低到20dB/km的见解，并提出这样的光纤将可用于通信。

2009年，高锟因为对光纤事业的突出贡献，获得了诺贝尔物理学奖。

在理论的指引下，四年以后的1970年，美国康宁公司真的拉出了损耗为20dB/km的光纤，证明光纤作为通信介质的可能性。

美国康宁公司

与此同时，美国贝尔实验室发明了使用砷化镓（GaAs）作为材料的半导体激光（semiconductor laser），凭借体积小的优势，大量运用于光纤通信系统中。

1972年，光纤的传输损耗降低至4dB/km。

至此，光纤通信时代，正式开启。

1972-1981年，是多模光纤研发和应用期。

前期第一个使用的光纤通信波长，是850nm，称为第一窗口。

早期开发使用的，是阶跃型多模光纤。接着开发了A1a类梯度多模光纤（50/125），其衰减为3.0-3.5dB/km，带宽为200-800MHz·km，数值孔径为0.20±0.02或0.23±0.02。

后来，又开发使用了A1b类梯度多模光纤（62.5/125），其衰减为3.0-3.5dB/km，带宽为100-800MHz·km，数值孔径为0.275±0.015。

这两种光纤与850nm附近波长LED（发光二极管）相配合，形成早期的光通信系统。

当时，LED光谱宽度为40nm，注入光功率为5或20μW，最大速率为5或60Mb/s。

▉ 第二阶段：多模光纤（第二窗口）

70年代末到80年代初，光纤厂家又开发了第二窗口（1300nm）。

A1a类光纤衰减0.8-1.5dB/km，带宽200-1200MHz·km。A1b类光纤衰减0.8-1.5dB/km，带宽200-1000MHz·km。

与它们相配合使用的是高辐射LED，其光谱宽度为120nm，注入光功率为20μW，最大速率为100Mb/s。

▉ 第三阶段：G.652及G.653、G.654单模光纤（第二、三窗口）

1982-1992年是G.652及G.653、G.654单模光纤的大规模应用期，打开了光纤的第二窗口（1310nm）和第三窗口（1550nm）。

1973-1977年，世界各大光纤制造商开发了各种先进的预制棒生产工艺——康宁开发出OVD技术；日本的NTT、住友、古河、藤仓等联合开发出VAD技术；朗讯改善了MCVD技术；荷兰菲力浦开发了PCVD技术。

1982年，由美国开始，日、德等国家紧跟，全球开始大量建设G.652单模光纤长途工程。单模光纤的市场需求大增，刺激了大规模生产。

这时，康宁的OVD进一步提高了沉积速率，VAD、MCVD、PCVD都外加套管来作为增大预制棒的措施。

此后，各家都照着两步法的混合工艺来加大预制棒。

90年代，法国阿尔卡特开发了APVD技术（MCVD+等离子喷涂工艺）。

各大光纤制造商制造技术的重大进步，为常规单模光纤的广泛应用创造了更好的条件。

1984年，第三窗口（1550nm）开始启用。

同年，CCITT（国际电报电话咨询委员会）发布G.651和G.652标准。

到1985年，G.652光纤1310nm的损耗已达0.35dB/km，1550nm的损耗已达0.21dB/km。

1985年，日本、美国研发的G.653色散位移光纤商用化，其特点是把零色散点从第二窗口移到第三窗口，1550nm波长不仅损耗最低，而且色散也最小。

1988年，CCITT发布G.653标准。此光纤大量用于日本的通信干线。

90年代初，掺铒光纤放大器（EDFA）开始商用化，促使密集波分复用（DWDM）提上议事日程。

但是，G.653光纤在1550nm波长处的零色散，造成DWDM系统波道间的非线性干扰十分严重，因而没在世界上推广开来。

1995年，我国建设京九光缆工程，24芯纤中用了六根G.653光纤，一直没开通。以后，我国也没用G.653光纤。

这一时期，还产生了一种截止波长移位的光纤。它在1550nm处不但损耗低，而且微弯损耗小，适合使用光放大器的长途干线系统和海底光缆系统。

1988年，CCITT发布G.654标准。

▉ 第四阶段：光纤窗口全开，特性全面发展

1993-2006年，光纤通信窗口扩展到4、5窗口及S波段，光纤通信窗口全面打开，新开发四种新品种光纤，光纤特性更趋完善。

（1）、非零色散位移单模光纤G.655光纤（第三、第四窗口）

为抑制密集波分复用（DWDM）系统中的四波混频（FWM）和交叉相位调制（XPM），减小光通道间的非线性干扰，非零色散位移光纤（WZDSF）在1993年问世了。

先是朗讯推出真波光纤，接着康宁推出了大有效面积LEAF光纤。

这些光纤一开始工作在第三窗口，即C波段（1530-1565nm）。1995年后，扩展到第四窗口，即L波段（1565-1625nm）。

1996年，ITU-T制定了G.655标准。1998年之后，在全世界得到广泛应用。

（2）、低水峰单模光纤G.652C（第五窗口）

1998年，朗讯推出了全波光纤（即低水峰光纤），使1383nm的水峰几乎不存在(衰减＜0.31dB/km），打开了光纤的第五窗口，即E波段（1360-1460nm）。

1999年，中国开始用全波光纤做光缆，用于九江电信。

2000年，ITU-T制定了G.652C标准。

2001年，康宁做出了低水峰光纤。

2002年，G.652C光纤在全世界推广。

从此，单模光纤从1260nm至1625nm波长范围内，具有优异的衰减性能。

2002年5月，ITU-T对于单模光纤通信系统光波段划分为O、E、S、C、L、U。

多模光纤850nm称为第一窗口，单模光纤O带为第2窗口，C带称第3窗口，L带为第4窗口，E带为第5窗口。

多模光纤和单模光纤的通信波段汇总起来，如下表所示：

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