Page 17 - 網絡電信2024年12月刊
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耗。此外，退火過程能有效降低光纖冷卻速率，從而降低光纖 退火工藝優化主要從退火與光纖的匹配性的角度出發，使
的假想溫度，進而降低瑞利散射對衰減的影響。 光纖在溫度更高時參與退火過程，避免因光纖溫度過低形成回
火，造成能源浪費。另外，從絲徑調控的角度出發，可將其與
圖2：絲徑調控方案及新型退火方案示意圖 退火進行結合，形成復合式退火工藝?？傊?，通過在光纖溫度
更高時進行退火，可以更有效地利用光纖的熱狀態，使結構調
整和應力釋放更為徹底。結合絲徑控制，即通過調整拉絲爐的
設計，如截短金屬和石墨延伸管并將保溫爐置于較高位置，允
許光纖在較高的溫度下開始退火過程，同時通過精確控制保溫
爐的溫度，可實現更精細的溫度梯度控制。這種做法不僅優化
了退火效果，而且通過準確控制絲徑，進一步提升了光纖的結
構一致性和光學性能。
如圖4a所示，新型退火裝置結合了絲徑調控的優勢，3σ
也有明顯下降，由0.83下降至0.66。在衰減數據表現上，如圖
4b-c所示，新型退火裝置較常規退火裝置有明顯提升，合格光
纖衰減均值降低幅度為0.0021dB/km。此外，小提琴圖及箱型圖
更能直觀的感受到新型退火裝置帶來的這種變化。其一，合格
光纖衰減分布區域更集中且整體衰減水平呈明顯下降趨勢；其
二，新型退火裝置對應的小提琴圖呈現尖頭型，在衰減高值范
圍內的分布明顯弱化，這是證明了新型退火工藝的有效性。
圖4
通過這些綜合的措施，不僅可以在生產過程中降低光纖的 a 兩種退火裝置的3σ值；b 使用新型退火裝置前后合格光纖衰減正態分布圖；c 使用新型退火
損耗，還可以確保光纖在后續的處理和使用中保持最佳的性能。 裝置前后合格光纖衰減小提琴圖（含箱圖）
2.1 絲徑調控 綜上所述，新型退火裝置的使用對衰減降低帶來明顯的正
絲徑調控的主要策略是通過精確調節氣體流量，并在拉絲 向作用，從原理分析的角度來說，這證實了工作的傳遞性及有效性。
爐石墨延伸管下端安裝石英延伸管。這一措施延長了Ar氣體流
向下穩定流動的路徑，旨在延遲光纖受到氣流擾動的時間，從 2.3 拉曼光譜分析
而減少在光纖成型過程中因氣流擾動而產生的抖動，更好地調 在硅基光纖中，常見的分子振動模式包括Si-O-Si橋鍵的伸
控光纖的直徑的一致性。 縮振動和彎曲振動，不同的振動模式對應不同的拉曼位移（以
圖3 波數cm-1表示）。在具體的拉曼光譜中，特定的峰可以表示材料
中的缺陷，如氧空位或其他結構缺陷。同時，SiO2中特定的波
a 兩種延伸管的3σ值；b 加裝石英延伸管前后合格光纖衰減正態分布圖；c 加裝石英延伸管前 數范圍內產生特定的拉曼峰，這些峰可以推斷材料的環結構及
后合格光纖衰減小提琴圖（含箱型圖） 其密度波動。典型拉曼光譜峰標定如圖5所示：
為分析G.654光纖衰減特性，取具有不同衰減值的光纖進行
圖3a為加裝石英延伸管前后3σ產生明顯變化，由0.85降 拉曼光譜測試，測試結果如圖所示。圖6a展示了梯度衰減值的
至0.67，可間接證明這一措施有效提高了光纖直徑的均勻性。 拉曼光譜曲線，可以明顯區分出其典型拉曼峰，但是從峰強的
從衰減數據表現上，如圖3b所示，使用石英延伸管后合格光纖 角度無法找到規律性。通過積分拉曼峰對應面積，換算得出每
衰減降低幅度為0.0011 dB/km。從另一角度去解讀，如圖3c所 種衰減條件下光纖的缺陷比例，如圖6b所示，整體規律表現為
示，小提琴圖所展示的合格光纖1550nm衰減分布可以看出，兩 缺陷比例與衰減值呈正相關，及缺陷比例越高，衰減越大。
種條件下數據分布的結構近乎類似，但是使用石英延伸管參與 為了進一步就新型退火工藝的可靠性使用拉曼光譜進行輔
絲徑調控后的衰減分布具有明顯的集中性，在衰減值偏大的區 助判斷。選取同根光棒不同退火溫度下的光纖進行拉曼光譜測
域呈現弱化的趨勢。 試，如圖7a所示，三種條件下呈現出明顯不同的特征。圖中綠
框所表示的為SiO2六元環所對應的ω3拉曼峰，較低退火溫度
總之，這一措施能顯著提高光纖的質量和直徑的一致性， 條件下均有分峰現象，而現有最高退火溫度下分峰現象更弱。
從而在理論上減少由于密度波動帶來的瑞利散射，造成衰減水 從光纖微觀結構角度來說，六元環SiO2鍵長鍵角的不同可能會
平的上升。 造成拉曼峰分裂。此外，材料中的化學缺陷（氧空位）和結構
不均勻性（相分離、不同尺寸的六元環）會引起不同的振動模
2.2 退火工藝優化
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