光纤的产生，发展是怎么样的？

    1970年，康宁公司率先研制出了世界上第一根衰减低于20dB/km的石英玻璃光纤—这个20dB/km的数据，当时被认为是光纤可用于通信的阈值，也是由高锟博士计算确定的，而当时已有的玻璃光纤的衰减高达1000dB/km以上，因衰减太高, 不能用于通信。此后不久，也是在1970年，第一个半导体激光器实现了室温工作。这样，光源和传输介质问题的解决有望，全世界因此而雀跃！从此拉开了光纤研制和光纤通信研究的序幕，开始了现代光纤通信的发展。

    国际上光纤通信研究拉开序幕之时，正是武汉邮电科学研究院筹建之时。因此，武汉邮电科学研究院（WRI）建立之初（1974年)，就将光纤通信研究确定为主攻方向。烽火通信科技股份有限公司是由WRI发起组建的，烽火通信科技股份有限公司的光纤光缆产业是在WRI的光纤光缆研究部基础上发展起来的。值此烽火通信科技股份有限公司的光纤光缆产业实现跨越式发展的时刻，本文简要回顾烽火通信的主要产品之一—多模光纤的发展历史并展望其发展趋势。

二、多模光纤的历史与发展

    回顾多模光纤30年的发展历程，大致可划分成三个大阶段。

    第一阶段，1971～1980年期间，是多模光纤的研究开发期。在此期间，国际上逐步淘汰了传统的双坩埚工艺，开发了MCVD、OVD、VAD、PCVD等四种化学汽相沉积预制棒新工艺；从多组分氧化物玻璃光纤转向石英玻璃光纤研究了多模光纤传输理论与光纤设计，其中特别重要的是,开发了通过微分模时延（DMD）测量结果的分析来优化预制棒工艺提高多模光纤带宽的关键技术 进行了多模光纤通信系统现场试验；建立了50/125祄梯度多模光纤（以下简称50祄-MMF）工业标准；50祄-MMF投入规模生产。 有代表性的是康宁公司的Wilmington光纤厂1979年1月投产以及AT&T公司Atlanta光纤厂1979年4月扩建，次年投产。 1980年的全球光纤年产量不足10万km，100%是多模光纤。这是光纤产业的开端。在随后的20年中，MMF的年产量迅速增加，2000年达到400万km（参见表1)。

    第二阶段，1981～1995年期间，是多模光纤实用化并不断增加新品种的发展期。国际上纷纷利用50祄-MMF建立了实用化的干线光纤通信系统。然而，在此期间的最初几年（1983～1984年)，单模光纤（指G.652A光纤）技术成熟了，50祄-MMF在局间干线光纤通信系统中的地位迅速地被单模光纤取代。此后，50祄-MMF转向数据传输领域，主要用于局域网（LAN)。当时，为了尽可能地降低LAN系统成本，普遍采用价格低廉的发光二极管（LED）作光源，而不用昂贵的半导体激光器（LD)。LED的发散角比LD的大得多，而当时已有的50祄-MMF，其芯径和数值孔径都比较小，不利于与LED的高效耦合。为使连接耦合更容易，并且使耦合入光纤的光功率更大，国际上大力开发了具有较大芯径和较大数值孔径的梯度多模光纤，例如62.5/125祄,80/125祄，100/140祄等，芯径从50祄增加到100祄,数值孔径（NA值）从0.2增加到0.3以上（参见表2)，为多模光纤在LAN系统中的推广应用创造了条件。此后不久，50祄-MMF的大部分市场份额就被新兴起的62.5/125祄梯度多模光纤所取代。80/125祄，100/140祄等多模光纤则由于弯曲损耗较高、制造成本较高、外包层直径特殊等种种原因没有得到广泛应用。在此期间，多模光纤逐步取代传统的铜线和同轴电缆成为现代超高速LAN系统的首选物理媒体。

    第三阶段，1996～2002年期间，多模光纤研究与开发进入了最新一个活跃期。预计该活跃期将持续到2010年。在此期间, LAN系统向Gb/s以上的超高速率发展。IEEE于1998年6月通过了千兆比特以太网标准 2002年6月刚刚通过了10Gb/s以太网标准。这种超高速率LAN系统，必需采用激光器作为光源，并配用高性能的新一代多模光纤。除10Gb/s以太网标准之外，还有很多工业标准将采用新一代多模光纤（参见表3)。

    美国康宁、原朗讯的OFS、荷兰Draka都已经推出了这种新一代多模光纤样品。各工业标准的出台，为这种光纤的研制、生产和应用提供了统一的依据，更多的光纤生产厂家将投入新一代多模光纤的研制和生产。预计2002年以后,将是多模光纤获得更大发展的黄金时期。

三、烽火通信多模光纤的研制和应用  

    WRI是在国内率先用MCVD工艺研制出石英玻璃多模光纤的单位。表4概括了WRI的多模光纤的早期发展历程。

    此后，WRI在PCVD设备与工艺的研究方面加大投入，先后完成了《PCVD法设备及制棒工艺的研究》(1990)《高效率PCVD法大预制棒制造技术研究》(1992)《长PCVD光纤预制棒制造系统研究》(1995)等项目，并获得了多项相关专利授权。以上研究成果大大充实了WRI在多模光纤方面的技术实力和发展后劲。

    1996年，我国发布并实施了数据光纤通信行业标准YD/T 816—1996《大芯径大数值孔径多模光纤》,该标准是WRI起草的。该标准的发布与实施，促进了国内数据光纤市场的规范化发展。WRI自成功开发的62.5/125祄数据光纤于1998年1月通过了部级鉴定以后，就用自制的PCVD设备和通过鉴定的工艺进行了批量生产，产品质量高，信誉好，除供应国内需求之外，还出口韩国、印度等国，受到国内外用户欢迎。用WRI数据光纤生产的光缆建立的LAN系统广泛用于机关、学校、工厂和网络公司。经济效益和社会效益显著。

    烽火通信自1999年成立以来，将多模光纤产业化作为一项重要工作，实施了跨越式发展战略。首先，在原中试车间，通过提升设备性能，增加新PCVD设备，改进工艺技术等措施，就使2001年的光纤年产销量比1999年增加了5倍。同时，在武汉·中国光谷新建的光纤厂即将投产，除了大规模生产单模光纤之外，还将采用最新一代的PCVD设备生产高性能多模光纤，生产能力将在现有基础上再增加4～5倍。 在新一代50/125祄多模光纤的研究方面，DMD测量是不可缺少的技术。烽火通信早有准备，研发人员收集、研究了相关技术资料，购买了DMD测量设备，进行了消除RIP缺陷的工艺研究。

四．总结与展望

    本文回顾了多模光纤30年的发展历程。目前正是多模光纤研究与开发的最新一个活跃期，多模光纤在LAN等短程通信系统中的应用也经历了20多年。随着人类社会信息化进程的步伐加快，这些系统的传输速率和容量也在急剧提升。在高速率场合，光纤光缆相对于同轴电缆和铜线的技术经济优势日益明显。因此，多模光纤在LAN中的应用将继续扩大。 此外，由于新一代50/125祄多模光纤的发展，多模光纤的应用将不仅限于LAN方面，也将在存储区域网（SAN）以及广域网/城域网（WAN/MAN）交换局内部的通信设备互连中得到广泛应用。业界已经对研究提高MMF容量的各种新技术表现出极大兴趣。利用这些新技术，有可能使MMF的有效带宽提高几十倍。预计，继新一代多模光纤之后，仍将出现一些新的技术突破。

    值得注意的是，在IEEE 802.3z千兆比特以太网标准推出之前，LAN中很少用单模光纤。而该标准在采用多模光纤的同时，已经纳入了常规单模光纤，用于5km以内的传输。 在新出台的10Gb/s以太网标准中，也纳入了常规单模光纤,用于40km以内的传输。预计，随着网络速率的升级和网络范围的扩大，也可能更多地采用常规单模光纤甚至更先进的单模光纤，如低水峰光纤。已经有公司推出工作于短波长(850nm和1200nm）的单模光纤数据传输解决方案。由于光纤网络的寿命期应当远大于10年，因此，在一些实际工程中， 已经敷设了多模光纤与单模光纤混合的光缆，将单模光纤作为暗光纤用于将来的升级。国外某公司已经推出了多模光纤与单模光纤合二为一的新型光纤样品，称多模-单模复合光纤(Combined MM-SM-fiber)。该光纤具有“凸”形芯折射率分布，即在多模光纤的中心凸出一个与多模光纤同心的单模芯。当该光纤的两端与MMF连接时，该光纤多模工作； 当该光纤的两端与SMF连接时，该光纤单模工作。其特点是容易向单模升级。

    在LAN环境，目前及今后一段时期内，多模系统的总成本仍然低于单模系统。在2000～2010年间，全球多模光纤在LAN的市场份额在70%左右，平均年增长率21%以上。在将来的LAN市场上，多模光纤不但要继续与铜线竞争，还要与塑料光纤、单模光纤竞争。这就需要多模光纤生产厂家继续提高生产率，降低生产成本，同时，积极采用新技术，开发适应市场需求的新产品、新解决方案。烽火通信在多模光纤方面具有长期辉煌的发展历史，更拥有光电子系统-光电器件-光纤光缆整体化的优势，已经建立了腾飞的平台。我们相信，烽火通信科技股份有限公司的光纤光缆产业一定会继往开来、再创辉煌。

国际上生产石英光纤预制棒的方法有十多种，其中普遍使用，并能制作出优质光纤的制棒方法主要有以下四种：

---改进的化学汽相沉积法(MCVD：Modified Chemical Vapour DepositiON)

---轴向汽相沉积法(VAD：Vapour phase Axial Deposition)

---棒外化学汽相沉积法(OVD：Outside Chemical Vapour Deposition)

---（微波）等离子体激活化学汽相沉积法(PCVD：Plasma activated Chemical Vapour Deposition )

按照传统的命名方法，当前光纤技术市场上四种工艺共存，即OVD、VAD、MCVD、PCVD。然而，仅用上述工艺名称简单地表示当前的生产工艺已经是很不全面了。当前商业生产光纤预制棒的汽相沉积工艺都已经发展为“两步法”(Two-step Processes)。其中，OVD、MCVD等工艺名称仅仅表示生产预制棒的第1步，即生产芯棒(Core-rod/Primary Preform/Initial Preform)所用的工艺。

在生产芯棒时，不仅要制造芯也必需制造部分包层，这是为了确保光纤的光学质量，随后，可以把芯棒拉细成很多小芯棒，也可以不拉细，这取决于芯棒的大小。第二步，在芯棒上附加外包层(俗称外包技术或Overcladding)，制成预制棒，拉丝之前，可以把预制棒拉细也可以不拉细，这取决于预制棒和拉丝炉的大小。

所以，所谓“两步法”并不局限于两步，光纤预制棒的光学特性主要取决于芯棒制造技术；光纤预制棒的成本主要取决于外包技术，因此，芯棒制造技术加上外包技术才能全面说明当前光纤预棒制造工艺的特征。