在5G与物联网迅猛发展的当下，石英光纤作为现代通信和传感领域的关键器件，其应用范畴正从传统的无源电信传输介质，快速延伸至光纤传感、光纤设备和激光器等前沿领域。市场对光纤的需求愈发复杂多样，对其多样化和定制功能提出了更高标准。

传统石英光纤制造的困境

传统的石英光纤制造业面临着诸多瓶颈。由于受光纤材料和结构灵活性的限制，传统方法难以实现光纤的多样化生产和定制化功能。例如，在制造多芯光纤时，传统工艺难以对纤芯进行精确定位；制造微结构光纤时，又存在繁琐的堆积流程，这些问题严重阻碍了石英光纤制造业的进一步发展。

数字光处理（DLP）3D打印技术的突破进展

为解决上述难题，哈尔滨工程大学的楚玉石博士、张建中教授与澳大利亚新南威尔士大学的Gang Ding Peng教授展开合作，在光纤制造领域取得了重大突破。他们借助数字光处理（DLP）3D打印技术，成功制造出厘米级的光纤预制棒，并通过精准控制拉纤参数，获得了单模和多模光纤。

在此基础上，该课题组进一步将铋离子和铒离子掺杂到单芯光纤和七芯光纤中，实现了多组分光纤及结构性光纤的制造。这一成果以"Additive Manufacturing Fiber Preforms for Structured Silica Fibers with Bismuth and Erbium Dopants（铋铒共掺杂具有结构性的石英光纤的增材制造）"为题，在线发表于Light: Advanced Manufacturing。

研究者采用商用的DLP 3D打印机，将含有纳米二氧化硅颗粒的紫外光敏树脂进行固化，并根据需求在孔中添加功能性的纤芯材料。随后，利用马弗炉对预制棒进行脱脂处理，去除其中的有机物，最终拉制成为光纤。电子探针检测结果显示，利用3D打印技术制造的光纤，其纤芯和包层具有理想的元素分布。

光纤性能的详细分析

折射率分布与波导结构特性

通过对单芯和七芯铋铒共掺杂光纤的折射率分布进行研究，发现这些光纤具备良好的波导结构。根据折射率和光纤尺寸计算可知，单芯铋铒共掺杂光纤的截止波长约位于760 nm附近。

损耗分析与发射特征

运用截断法对光纤的损耗进行分析，损耗谱中存在明显的铋与铒的特征吸收峰。与团队之前的成果相比，光纤的损耗有所降低。在830 nm或980 nm激光器激发下，可获得铋与铒的特征发射，且仅以LP01的模式在光纤中传输。

国仪光子的产品布局与应用领域

国仪光子设计生产多种类型的光纤，涵盖抗紫外石英光纤、深紫外石英光纤、可见光玻璃石英光纤、近红外石英光纤、中红外石英光纤等。这些光纤经过专业化设计，具有高通量的特点。配合国仪光子的微型光谱仪、光纤光源及其他光谱配件，能够搭建多种光谱测量系统。其应用领域广泛，包括高能光源传输、光谱搭建、光源采集、光学测温、医学传感和激光治疗等多个方面。

技术优势与行业未来展望

尽管目前利用3D打印技术制造的光纤仍存在损耗较高、七芯光纤的纤芯形状不够完美等问题，但该技术有效打破了传统石英光纤制造领域的束缚，为石英光纤制造业带来了新的发展机遇。随着技术的不断进步和完善，DLP 3D打印技术有望引发石英光纤制造业的革命性变革，推动该行业迈向更高水平。国仪光子也将持续关注这一前沿技术，不断探索其在光纤制造领域的应用，为行业发展贡献力量。

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