全石英光纖：纖芯和包層都用多組分石英製成的一類光纖。
光纖由石英玻璃特製而成，並以傳輸光信號為目的的一種介質。光纖由於傳輸損耗低、頻寬大、重量輕、容易鋪設和材料來源豐富等特點，而成為通信、廣播電視領域最重要的傳輸介質。
| 中文名稱 | 全石英光纖 |
| 英文名稱 | all-silica fiber |
| 定 義 | 纖芯和包層都用多組分石英製成的一類光纖。 |
| 套用學科 | 通信科技（一級學科），光纖傳輸與接入（二級學科） |
基本介紹
- 中文名：全石英光纖
- 外文名： all-silica fiber
- 套用學科：通信科技
- 別名：全矽無水光纖
- 別名：純二氧化矽芯低水峰光纖
定義,光纖定義,光纖分類,光纖材料,石英光纖性能介紹,全石英光纖套用,
定義
石英光纖（Silica Fiber）是以二氧化矽（SiO2）為主要原料，並按不同的摻雜量，來控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英（玻璃）系列光纖，具有低耗、寬頻的特點，現在已廣泛套用於有線電視和通信系統。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0～1.7μm（約1.4μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。
全石英光纖：纖芯和包層都用多組分石英製成的一類光纖。
光纖定義
光纖即光導纖維，是一種達致光在玻璃或塑膠製成的纖維中的全反射原理傳輸的光傳導工具。
光纖是由石英玻璃特製而成，並以傳輸光信號為目的的一種介質。光纖由於傳輸損耗低、頻寬大、重量輕、容易鋪設和材料來源豐富等特點，而成為通信、廣播電視領域最重要的傳輸介質。
光纖分類
按照製造光纖所用的材料分類有：
石英系光纖
多組分玻璃光纖
塑膠包層石英芯光纖
氟化物光纖 等
光纖材料
基於光纖中非線性效應的光子學器件在光通信、光感測、製造業、醫療、軍事等眾多領域獲得了非常重要的套用。由於石英光纖具有損耗小、機械強度高、成本低等特點，目前絕大多數光纖光子學器件都基於傳統的石英光纖。但石英光纖有著自身難以克服的缺點，例如相對較窄的光學透過視窗（僅覆蓋300-2500nm）、小的三階非線性係數、較大的聲子能量等，這在一定程度上限制了它的套用範圍。為了克服石英光纖的這些缺點，拓展光纖及光纖器件的套用領域，探索新的光纖材料、光纖結構、新型光纖中的非線性效應及其套用具有重要的意義。
石英光纖性能介紹
對於短距離光傳輸網路，考慮的重點是適合雷射傳輸和模式頻寬更寬的多模光纖，以支持更大的串列信號信息傳輸容量。對於長距離海底光纜傳輸系統而言，為了減少價格昂貴的光纖放大器數量應重點考慮採用具有大模場直徑面積和負色散的光纖增大傳輸距離。而對陸上長距離傳輸系統考慮的重點是能夠傳輸更多的波長，而且每個波長都儘可能以高速率進行傳輸，同時還要解決光纖的色散問題，即使光纖的色散值隨波長的變化達到最小值。對於區域網路和環形饋線來說，由於傳輸的距離相對比較短，考慮的重點是光網路成本而不是傳輸成本。就是說要解決好光纖傳輸系統中上/下路的分/插復用問題，同時還必須把插/分波長的成本降至最低。
傳輸用光纖
光纖技術在傳輸系統中的套用，首先是通過各種不同的光網路來實現的。截止目前，建設的各種光纖傳輸網的拓樸結構基本上可以分為三類：星形、匯流排形和環形。而進一步從網路的分層模形來說，又可以把網路從上到下分成若干層，每一層又可以分為若干個子網。也就是說，由各個交換中心及其傳輸系統構成的網與網還可以繼續化分為若干個更小的子網，以便使整個數字網能有效地通信服務，全數位化的綜合業務數字網（ISDN）是通信網的總目標。ADSL和CATV的普及、城域接入系統容量的不斷增加，幹線骨幹網的擴容都需要不同類型的光纖擔當起傳輸的重任。
色散補償光纖（DCF）
光纖色散可以使脈衝展寬，而導致誤碼。這是在通信網中必須避免的一個問題，也是長距離傳輸系統中需要解決的一個課題。一般來說，光纖色散包括材料色散和波導結構色散兩部分，材料色散取決於製造光纖的二氧化矽母料和摻雜劑的分散性，而波導色散通常是一種模式的有效折射率隨波長而改變的傾向。色散補償光纖是在傳輸系統中用來解決色散管理的一種技術。
非色散位移光纖（USF）以正的材料色散為主，它與小的波導色散合併以後，在1310nm附近產生零色散。而色散位移光纖（DSF）和非零色散位移光纖（NZDSF）是採用技術手段後，故意把光纖的折射率分布設計為可產生與材料色散相比的波導色散，使材料色散和波導色散相加後，DSF的零色散波長就移到了1550nm附近。1550nm波長是當前通信網中套用最多的一個波長。在海底光纜傳輸系統中，則是通過把兩種分別具有正色散和負色散的光纖相互結合來組成傳輸系統進行色散管理的。隨著傳輸系統的距離增長和容量的增加，大量的WDM和DWDM系統投入使用。在這些系統中，為了進行色散補償又研製出了可在C波段和L波段上工作的雙包層和三包層折射率分布的DCF。在C波段上可進行色散補償的SMF的色散值為6065Ps/nm/km，其有效面積（Apff）達到2328m2，損耗為0.2250.265dB/km。
放大用光纖
在石英光纖芯層內摻雜稀土元素就可以製成放大光纖了，如摻鉺放大光纖（EDF），摻銩放大光纖（TOF）等等。放大光纖與傳統的石英光纖具有良好的整合性能，同時還具有高輸出、寬頻寬、低噪聲等許多優點。
用放大光纖製成的光纖放大器（如EDFA）是當今傳輸系統中套用最廣的關鍵器件。EDF的放大頻寬已從C波段（15301560nm）擴大到了L波段（15701610），放大頻寬達80nm。最新研究成果表明EDF也可在S波段（14601530）進行光放大，且已製造出感應喇曼光纖放大器，在S波段上進行放大。 對於L波段（15301560nm）放大光纖，在高輸出領域已研發出了雙包層光纖。其中第一包層多模傳輸泵浦光，在纖芯單模包層傳輸信號光並摻雜釘（Yb）作感光劑，以增大吸收係數。
在解決光纖的非線性方面，採用共參雜Yb或La（鑭）等稀土元素製作出EYDF光纖。這種光纖幾乎無FWM發生。這是因為Yb離子與Er離子集結後增大了Er離子間的距離，解決了由於Ev離子過度集中集結而引起的濃度消光，同時也增加了Er離子摻雜量，提高了增益係數，從而降低了非線性。
對於L波段（15701610nm）放大光纖，已報導日本住友電工研發的採用C波段EDF需要長度的1/3短尺寸EDF而擴大到L波段的EDF。製作成功適合40Gb/s高速率傳輸，總色散為零的L波段三級結構光纖放大器。該放大器第一段為具有負色散的常規EDF，而第二、三段波長色散值為正值的短尺寸EDF。
對於S波段(14601530nm)放大光纖，日本NEC公司採用雙波長泵浦GS-TDFA進行了10.92Tb/s的長距離傳輸試驗，利用1440nm和1560nm雙波長雷射器（LD）實現了29%的轉換率；NTT採用單波和1440nm雙通道泵浦雷射器實現了42%的轉換率（摻銩濃度為6000ppm）；Alcatel公司採用1240和1400nm多波喇曼雷射器實現了48%轉換率，同時利用800nm鈦蘭寶石雷射器和1400nm多級喇曼雷射器雙波長泵浦實現了50%的轉換率，最新報導日本旭硝公司又提出了以鉍（Bi）族氧化物玻璃為基質材料的S波段泵浦放大方案。簡而言之，需要解決的主要技術課題是如何降低聲子能量成份的摻雜量和提高量子效率問題。
超連續波(SC)發生用光纖
超連續波是強光脈衝在透明介質中傳輸時光譜超寬頻現象。做為新一代多載波光源受到業界廣泛關注。從1970年Alfano和shapiro在大容量玻璃中觀察到的超寬頻光發生以來，已先後在光纖，半導體材料、水等多種多樣物質中觀察到超寬頻光發生。
採用單模光纖的SC光源就是套用上述複數光源方法進行解決技術課題的一個有效手段。
1997年，日本NTT公司研發成功雙包層和4包層折射率分布結構，芯經沿長度方向（縱向）呈現錐形分布，具有凸型色散特性的光纖。2000年又研發成功採用SC光的保偏光纖（PM-SC光纖）。
高非線性SC光纖大都採用光子晶體纖維和錐形組徑纖芯纖維的高封閉結構，光子晶體纖維製造技術已取得了新的突破，今後的研究方向是低成本SC光纖製造技術及如何在下一代網路中具體套用。
光器件用光纖
隨著大量光通信網的建設和擴容，有源和無源器件的用量不斷增大。其中套用最多的是光纖型器件，主要有光纖放大器、光纖耦合器、光分波合波器、光纖光柵（FG）、AWG等。上述光器件必須具有低損耗、高可靠性、易於和通信光纖進行低損耗耦合和連線才能套用於通信網路中。於是就研發生產出了FG用光纖和器件耦合用光纖（LP用光纖）。
FG是石英系光纖中的GeO2、B2O3、P2O5等摻雜劑受紫外光照射或與H2發生化學反應後由於玻璃密度變化而引起折射率變化形成的。紫外線感應折射率的變化值因玻璃成份不同而不同，所以為了提高光敏特性，實現FG的長期溫度穩定性，又研究了摻雜Sn，Sb等重金屬而解決紫外線吸收問題。
FG是石英系光纖中的GeO2、B2O3、P2O5等摻雜劑受紫外光照射或與H2發生化學反應後由於玻璃密度變化而引起折射率變化形成的。紫外線感應折射率的變化值因玻璃成份不同而不同，所以為了提高光敏特性，實現FG的長期溫度穩定性，又研究了摻雜Sn，Sb等重金屬而解決紫外線吸收問題。
現已開發研製出各種降低FBG損耗的光纖。如波導結構多層膜埋入光纖等，為進一步降低損耗，必須使包層和芯部的光敏特性儘量一致。在光敏特性變化量為10%、折射率變化量為110-3時則損耗值可小於0.1dB。
光器件用耦合光纖是隨著AWG與PLC光器件性能不斷提高而發展起來的，已開發出與PLC的MFD值相同的高△光纖；通過熱擴散膨脹法(TEC)使普通光纖高△值光纖的MFD達到一致，這種新型光纖採用的TEC法可以使光纖的連線損耗由原來的1.5dB降至目前的0.1dB以下。
保偏光纖
保偏光纖最早是用於相干光傳輸而被研發出來的光纖。此後，用於光纖陀螺等光纖感測器技術領域。近幾年來，由於DWDM傳輸系統中的波分復用數量的增加和高速化的發展，保偏光纖得到了更加廣泛地套用。目前套用最多的是熊貓光纖(PANDA)。PANDA光纖目前大量用作尾纖使用，與其它光纖器件相連線為一體在系統中使用。
單模不可剝離光纖(SM-NSP)單模不可剝離光纖是一種即使去除光纖被復層以後仍有NSP聚脂層保留在光纖包層表面，以保護光纖的機械性能和高可靠性的新型光纖。
SM-NSP光纖與常規SM光纖具有相同的外徑、偏心量、不因度精度。但是ASM-NSP光纖具有的機械強度大大高於SM，具有優良的可靠性，接續試驗表明，無論是SM-NSP光纖相互連線還是把SM-NSP光纖與SM光纖連線，其接續特性、耐環境性能均良好。可廣泛用於傳輸系統的光纖，是一種理想的新型配線光纖。
深紫外光傳輸用光纖（DUV）
目前固體雷射器和氣體雷射器研究的課題之一就是深紫外光領域（250nm）的雷射器振盪技術。在固體雷射器領域，採用CLBO(CsLiB6O10)結晶的Nd:YAG雷射器的四倍波(=266nm)、五倍波(=213nm)；在氣體雷射器領域，F2(=157nm)，KY2(=148nm)，Ar2（=126nm），而採用ArF的環氧樹脂雷射器的振高波長=193nm等。
在半導體基片表面處理，在生物化學領域中對DNA的分析測試和化驗、在醫療領域內對近視治療等套用領域中，深紫外光都得到了極其廣泛的套用。對能傳輸深紫外光的光纖開發工作也成為人所關注的重大技術課題。
從DUV光纖的損耗光譜化可以看出，在波長為=200nm時，傳輸損耗發生急聚變化，而在1240和1380nm處出現二個峰值，我們認為這是由OH的伸縮振動引起的吸收造成的。相同的預製棒在拉絲過程中因拉絲條件不同，損耗光譜值也不同，DUV拉制過程中（當<220nm）拉絲速度為0.5m/分，爐溫為1780℃時，光纖損耗值最小，光使用波長為193nmArF雷射源時，最小透過率約為60%/m。光纖的損耗是隨拉絲速度加快，爐溫升高而增加，在220nm波長處產生吸收增加，這種增加值是由E"中心引起的，屬拉絲工藝缺欠造在的。
全石英光纖套用
一種簡單結構的熔接式全石英光纖 EFPI 高靜壓感測器，和一般的傳統 EFPI 感測器相比，此感測器具有大腔長，結構簡單，製作工藝簡易，套用靈活方便等優點，可以用於較高靜態壓力的測量。建立了感測解調系統，對壓力進行了測試，測量精確度高，穩定性好。同時進行了溫度敏感度測量實驗，溫度交叉敏感度低。該感測器在 0-20MPa 壓力測量範圍內，壓力腔長靈敏度可以達到21nm/MPa,連續 10 小時動態測量條件下，測量偏差為 0.2%FS。
一種全石英光纖法布里-珀羅F-P干涉壓力感測器。基於干涉原理的非本徵型光纖法布里-珀羅干涉壓力感測器具有耐惡劣環境、抗電磁干擾、體積小等優點[1-3],適用於醫療、民用建築、高溫油井等領域的壓力監測[4-6],套用前景十分廣闊。
