图8 国内DCM市场容量
烽火通信科技股份有限公司采用自主知识产权的PCVD装备与工艺技术,独立开发出商用化的色散补偿光纤及光纤型补偿模块,成功应用在国内10G和40G通信系统中,并批量出口,表1为其色散补偿光纤模块的性能指标。
表1 色散补偿模块的性能指标
Tab.1 Specifications of Fiberhome DCM
常规色散补偿光纤模块对G.652光纤的补偿比率在1:8~1:10,如果采用光子晶体前沿技术进行补偿,理论上可以达到1:100的补偿比率,实现色散的高效补偿。烽火通信在国家科技计划的支撑下,研制出高负色散光子晶体光纤(见图9)。该光纤测试的色散曲线见图10所示,其峰值波长为1570nm,峰值负色散为-666.2ps/nm.km,其补偿带宽为40nm,补偿比率3倍以上。
图9 色散补偿型光子晶体光纤
图10 色散曲线
四、保偏光纤
保偏光纤在许多与偏振相关的应用领域具有使用价值。随着通信系统传输速率的提高和光纤陀螺等高级光纤传感器件的发展,对偏振态系统控制的问题变得非常重要。
国际上,目前有各种类型的保偏光纤产品进入市场,知名的保偏光纤制造公司有生产领结型保偏光纤的FiberCore公司,有生产椭圆包层保偏光纤的3M公司,以及生产熊猫型保偏光纤的Fujikura,Corning ,Nufern、YOFC和OFS等公司。所有的这些公司生产的保偏光纤都具有良好的双折射性能。目前市场需求量为5000km,市场容量在5000万元左右,国内对保偏光纤的需求量逐年增大,表2为典型的熊猫型保偏光纤的技术指标。
表2 保偏光纤的技术指标
Table.2 Specifications of Panda PMF
常规保偏光纤大多采用预制棒钻孔的方法,然后置入应力硼棒,形成应力双折射。光子晶体光纤科学技术的出现,为保偏光纤技术提供了新的途径。目前,国外已经开始了光子晶体PMF的研究,利用氧化硅一空气之间的折射率反差大,容易获得高双折射,研制出了保偏光子晶体光纤(PCF).英国巴斯大学报道了其研制的高双折射PCF,利用相同直径不同壁厚的毛细管组合成预制棒,实现不同的微孔直径.光纤外直径125μm、节距1.46μm、小孔直径0.54μm、大孔直径1.14μm、在1 550 nm 的拍长为410μm ,双折射B =3.8 x 10-3 ,约为目前熊猫型PMF的10倍.Theis P.hansen利用光子晶体光纤可以高设计自由度的优势,在光纤中引入双纤芯,微孔点阵呈现三角形点阵,研制的光子晶体PMF双折射达到1.0x10-3 .目前研制的光子晶体PMF在1 550 am 窗口的损耗为1.3 dB/km,并以10 Gbit/s的速率进行1.5 km的传输系统试验。
烽火通信在国家科技计划的支撑下开展了光子晶体保偏光纤的研究,制备出如图11所示的保偏光子晶体光纤,其模双折射B=3.1x10-3。并进行了10G通信系统的PMD补偿试验研究:图12中的左图表示系统没有进行PMD补偿时的眼图,系统的固定DGD为16ps,可以看出信号严重地受到系统PMD的影响而不能正常工作;采用图11所示的保偏光子晶体光纤对系统进行PMD补偿后,图12中的右图显示通信系统的眼图睁开,系统恢复正常工作。
图11保偏光子晶体光纤
图12 PMD补偿前后的系统眼图
因此,光子晶体保偏光纤以其高设计自由度、高保偏性能,以及空隙中填充各种材料可以制造出各种纤维光学器件,将具有广阔的应用前景。
五、掺稀土光纤
随着新型光电子器件的发展,掺稀土光纤的应用越来越广泛。掺稀土光纤主要包括掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤等,烽火通信的高性能掺稀土光纤成功获得“国家重点新产品”称号,打破了国外对我国高功率双包层掺稀土光纤的技术封锁。
烽火通信采用自主知识产权的专利技术,实现了稀土离子掺杂技术突破,镱离子浓度迅速突破13000ppm(见图13所示),双包层掺镱光纤的纤芯直径迅速突破100微米的技术关隘,达到115微米(见图14所示)。
图13 镱离子浓度增长路线图
图14 大模场纤芯直径增长轨迹
目前,烽火通信科技股份有限公司的单根掺镱光纤成功实现1640W的1080nm的激光功率输出(见图15所示),这是国内特种光纤的首次技术突破,达到了当前国际先进水平,促进了我国国防科学技术的进步。
在开发掺镱光纤的同时,烽火通信也开发出双包层掺铥光纤,获得了150W的中红外激光输出(见图16所示)。烽火通信科技股份有限公司制造的掺铒光纤、铒镱双包层光纤、掺铥光纤都成功实现了商用化,促进了国内掺铒光纤放大器、光纤激光器等新型光纤器件的发展,为我国新型光电子器件的发展奠定基础。
图15 国产双包层掺镱光纤输出激光功率发展轨迹