光纤发展历程及制备技术

光纤通信、光纤传感、光纤激光器等的发展需求驱动着光纤技术发展的不断进步，而光纤技术的发展同样离不开光纤制备技术进步的支持。传统的光纤制备主要分为：原材料提纯、预制棒制作、拉丝、套塑、成缆等步骤，这些步骤共同确保低损耗光纤批量制备的实现。

光纤作为一种介质圆柱光波导，它能够约束并引导光波在其内部或其表面附近沿其轴线方向向前传播，光纤中光波的传播遵循内全反射原理。自光纤结构诞生以来，损耗、工作波长等问题，阻碍了光纤在通信、传感等领域的应用，在众多科学家的努力下，光纤发展经历了三个主要的技术节点，克服了损耗、工作波长等多个障碍，在通信、传感等领域的应用取得了极大的成功。目前全球已铺设的光纤长度足以连接地月四十余次。

光纤发展的三个主要技术节点分别如下。

（1）低损耗光纤。1966年，高锟博士在其发表的著名论文《光频率介质纤维表面波导》中首次明确提出，通过改进制备工艺，减少原材料杂质，可使石英光纤的损耗大大下降，并有可能拉制出损耗低于20 dB/km的光纤，从而使光纤可用于通信之中，推动了光纤通信技术迅猛发展。(www.xing528.com)

（2）光放大技术。1989年，英国南安普顿大学研制出掺铒光纤放大器（EDFA），在较短的15 m光纤内，使信号放大1000倍，获得了30 dB增益。EDFA的出现延长了光纤的无中继距离，大大简化了光电光中继器系统，极大地提升了光纤的传输容量。

（3）光子晶体光纤。光子晶体光纤属于光子晶体的应用之一。1966年，Philip Russell等人成功实现光子晶体光纤的制备。与传统光纤不同，光子晶体光纤将微米级甚至纳米级微结构引入光纤剖面设计中，依靠微结构不同于一般均匀材料的色散、能带等特性，光子晶体光纤具有不同于传统光纤的导光特性。光子晶体光纤众多可调设计参数，使其在通信、传感等领域相较于传统光纤具有无可比拟的优势。