保偏光纤的现状以及未来发展趋势

责任编辑:光电通信 2016/07/29 作者:强苹

随着社会的信息化,光纤技术正逐渐深入社会的各个领域,特种光纤作为光纤技术未来发展方向,在各大领域均有极为广泛的用途。特别是可用于光纤传感的保偏光纤近年来发展势头迅猛。

保偏光纤的特点和用途
  保偏光纤的特点是:细芯径、高精度、大长度、高稳定性和环境适应性。保偏光纤在拉制过程中,由于光纤内部产生的结构缺陷会造成保偏性能的下降,即当线偏振光沿光纤的一个特征轴传输时,部分光信号会耦合进入另一个与之垂直的特征轴,最终造成出射偏振光信号偏振消光比的下降. 这种缺陷就是影响光纤内的双折射效应. 保偏光纤中,双折射效应越强,拍长越短,保持传输光偏振态越好。

普通光纤就算制造得再对称,在实际应用中也会受到机械应力变得不对称,产生双折射现象,因此光的偏振态在普通光纤中传输的时候就会毫无规律地变化。主要的影响因素有波长、弯曲度、温度等。保偏光纤可以解决偏振态变化的问题,但它并不能消除光纤中的双折射现象,反而是在通过光纤几何尺寸上的设计,产生更强烈的双折射效应,来消除应力对入射光偏振态的影响。
  保偏光纤传输线偏振光,广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中,使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变,提高相干信噪比,以实现对物理量的高精度测量。保偏光纤作为一种特种光纤,主要应用于光纤陀螺,光纤水听器等传感器和DWDM、EDFA等光纤通信系统。
  由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐,属于高新科技产品,而保偏光纤又是其核心部件,因而保偏光纤曾经被西方发达国家列入对我禁运的清单。现在国内部分光纤生产公司已能生产

保偏光纤应用以及发展方向
  保偏光纤在未来将有较大的市场需求。随着世界新技术的飞速发展和新产品的不断开发 ,保偏光纤将沿着以下几个方向发展:
  (1)采用光子晶体光纤新技术制造新型的高性能保偏光纤;
  (2)开发温度适应性保偏光纤 ,以适应航空航天等领域环境的要求;


(3)开发出各种掺稀土保偏光纤 ,满足光放大器等器件应用的需求;
  (4)开发氟化物保偏光纤 ,促进纤维光学干涉技术在红外天文学技术领域的发展;
  (5)低衰减保偏光纤:随着单模光纤技术的不断完善 ,损耗、 材料色散和波导 色散已经不再是影响光纤通信的主要因素 ,单模光纤的偏振模色散( PMD) 逐渐成为限制光纤通信质量的最严重的瓶颈 ,在10 Gbit / s及以上的高 速光纤通信系统中表现尤为突出。为了解决PMD 带来传输系统性能恶化的 问题 ,一般都采取了对PMD 进行补偿的解决方案 ,但是PMD对温度等环 境条件、 以及光源波长的轻微扰动都非常敏感 ,会随时间发生随机变化 , 这些都给光纤通信系统的PMD 补偿带来困难。 如果低衰减的保偏光纤能够研制成功 ,将为高速传输系统中的PMD问题的解决提供新的解决方案;
  (6)利用克尔效应和法拉第旋光效应制造偏振光器件。

保偏光纤应用于光纤陀螺的技术突破
  烽火通信是我国光通信的国家队,近40年来一直深耕光纤技术,开发出中国第一根实用化光纤,在特种光纤领域承担了国家973、863等众多重大科研项目,率先研制出细径保偏光纤和保偏光子晶体光纤。
  烽火通信面向客户需求,开发出的细径保偏光纤着眼于提升光纤陀螺等光纤传感器件的性能,包括高精度和小型化两个方面。保偏光纤的细径化面临光学性能提升和产品可靠性提升两个难题,国内外在这方面的研究有很多,但一直都没有突破性的产品出来。烽火通信创新设计可实现优良保偏光纤性能的波导结构和光纤结构,通过石英结构和涂层结构的双重优化,率先开发出具有优异温度稳定性和良好机械可靠性的135微米细径保偏光纤。该研究成果大大提升了光纤陀螺的全温稳定性,有力推动了我国高精度光纤陀螺的产业升级。
  光子晶体光纤一直以来作为前沿技术在孵化,少有可工程化应用的产品。烽火通信紧密结合应用单位的实际需求,在世界范围内率先开发出80/135细径保偏光子晶体光纤,能适应太空等恶劣的应用环境,打破了国外对我国的高性能保偏光子晶体光纤的技术封锁和市场禁运。该产品已经在系列型号产品成功实现良好的工程化应用,为光子晶体光纤技术的工程化应用开拓了新的方向。

保偏光纤未来前景可期

近年来,随着三网融合、IPTV新业务以及大数据处理等等信息需求的突破性发展,通信网络带宽需求呈爆炸性增长趋势,骨干网传输带宽的年均增长速度达到50%以上,细径保偏光纤和保偏光子晶体光纤等新型光纤受到了市场的追捧。
  特种光纤作为光纤技术未来发展方向,在各大领域均有极为广泛的用途。特别是可用于光纤传感的保偏光纤,近年来发展势头迅猛。特种光纤技术具有技术要求高、工艺难度大、与终端用户需求结合紧密的特点,西方企业投入重金研制,并实行技术封锁,部分国家还实行禁运。
  近几年,国内各大光纤光缆企业以市场需求为导向,纷纷着力于研究,开发出更好的保偏光纤,甚至取得具有自主专利的全流程光纤技术,达到国际先进水平。国内各大光纤光缆企业将持续扩大研发投入,增加人才引进,建立科学的研发梯队,我们有理由期待保偏光纤更美好的未来!

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