Page 18 - 网络电信2024年12月刊
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光通信
式。具体而言，六元环结构中的氧空位或其他缺陷会改变局部 程度及内部结构分布比例四个方面可以得出结论，新型退火装
的电子密度和键力常数，从而改变振动频率，如果六元环结构 置退火温度越高，对于材料结构的均匀性及密度波动方面的益
在不同区域有微小的变化，这些变化也会导致振动模式的多样 处越大。
化，从而引起峰分裂。综上所示，分峰现象在表达材料存在潜
在缺陷及结构不均匀性的风险，对于衰减降低无益反害。 3、总结
图5：拉曼光谱特征峰[7] 本文以光纤损耗的机制出发，系统分析了造成光纤衰减难
以下降的原因，从本征及外在的角度进行多元分析，最终就瑞
利散射为实际切入点进行实践。在具体实践中，分为台阶式的
两步。第一步，采用丝径调控方案，有效降低了裸光纤的3σ
值，从而增强了光纤直径的一致性，较少密度波动，降低瑞利
散射带来的影响，实际降低衰减0.0011 dB/km。第二部，采用
退火与丝径结合的方式，同时退火的时间前置，这一方案更为
明显地降低了光纤衰减，在减少密度波动地同时，退火前置使
退火过程更有效，并能降低假想温度，降低瑞利散射带来的影
响程度更深，实际降低衰减0.0021 dB/km。此外，为进一步佐
证工作的有效性，采用拉曼光谱的方式去检验退火工艺，实际
证明光纤衰减与密度波动及缺陷比例有密切光系。同时采用拉
曼光谱还对退火工艺本身不同退火温度进行了研究，发现在现
有条件下，退火温度越高，其对于材料结构的均匀性及密度波
动方面的益处越大。
图7
a 基于新型退火装置3种不同退火温度G.654光纤拉曼光谱图；b 基于拉曼光谱峰积分统计得
出的缺陷比例及线性拟合；c 基于拉曼光谱峰积分统计得出G.654光纤内部结构分布比例
图6 参考文献：
[1]Mitschke F,Mitschke F.Fiber optics[M].Springer
a 5种不同衰减G.654光纤拉曼光谱图；b 基于拉曼光谱峰积分统计得出的缺陷比例及线性拟合
Berlin Heidelberg,2016.
同样的，图7b展示了三种条件下统计的缺陷比例，现有最 [2]Heinonen M.The relationship between attenuation
高退火温度下缺陷比例最低。此外图7c统计了三种条件下的微
观结构分布比例，现有最高退火温度较另外两种条件四倍环比 and thermal profile in draw process of a single-mode
例最高，因此对应的密度波动也最小。 ge-doped optical fiber[J].2020.
综合所有数据进行分析，硅基光纤属于非晶材料，拉曼峰 [3]Olshansky R.Propagation in glass optical
峰强也能间接反应材料的结构信息。较强的峰强反应材料内部 waveguides[J].Reviews of Modern Physics,1979,51(2): 341.
特定的化学键或分子结构存在较多，即振动模式较多，这与密
度波动理论背道而驰；同时，较宽的拉曼峰可以间接反应材料 [4]Khrapko R R,Logunov S L,Li M,et al.Quasi Single-
内部机构的不均匀性。因此，从拉曼峰峰强、缺陷比例、分峰 Mode Fiber with Record-Low Attenuation of 0.1400 dB/
km[J].IEEE Photonics Technology Letters,2024.
[5]Goyal S S K,Khrapko R R,Nie C D,et al.Co-
alkali doped optical fibers: U.S. Patent Application
18/211,696[P].2023-12-28.
[6]Khrapko R R, Matthews III H B.Optical fiber
containing alkali metal oxide: U.S. Patent 7,536,076[P].
2009-5-19.
[7]Geissberger A E,Galeener F L.Raman studies of
vitreous Si O 2 versus fictive temperature[J].Physical
Review B,1983,28(6):3266.
16 网络电信 二零二四年十二月
