數(shù)字經(jīng)濟高速發(fā)展，需要建設一張高品質的光通信網(wǎng)絡。那么這張新網(wǎng)絡對光纖的性能、傳輸容量提出了哪些新要求?產業(yè)界對下一代主流光纖的研發(fā)行至何方?
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在近日舉行的2023中國光網(wǎng)絡研討會上，長飛光纖光纜股份有限公司基礎研發(fā)部經(jīng)理張磊介紹了下一代主流光纖的演進方向以及國內、國際產業(yè)界對新型光纖的研發(fā)進展。他同時呼吁，希望產業(yè)界和學術界在下一代通信光纖研究上合作共贏，路線選擇上保持開放性，在相關產品技術研發(fā)上，充滿信心也要保持耐心。
一般而言，一種新型光纖從研發(fā)到規(guī)模商用需要經(jīng)歷較長的時間。張磊認為主要經(jīng)歷三個階段：第一步要完成理論驗證，學術界、產業(yè)界、產業(yè)鏈上下游要形成共識；第二步要形成工業(yè)化生產能力，并進行實驗室和現(xiàn)網(wǎng)條件下的測試；第三步要完成產品定型及行業(yè)標準化，啟動現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應用。
以G.654.E光纖為例。2010年，長飛啟動超低衰減及大有效面積光纖研發(fā)；2014年，完成原型樣品及實驗室傳輸測試；2016年，啟動第一條G.654光纜陸地現(xiàn)網(wǎng)實驗；2017年，ITU-T組織完成G.654.E標準發(fā)布；2018-2019年，三大電信運營商和電網(wǎng)全部完成現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務承載下的驗證；2022年，G.654.E實現(xiàn)百萬芯公里現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署。
既然新型光纖的研發(fā)周期較長，產業(yè)界需要預見未來二十年的光網(wǎng)絡的演進方向，以及新的應用場景。張磊表示，從研發(fā)進展來看，光通信行業(yè)從波長平坦和降低衰減兩個方向對現(xiàn)有光纖的性能進行持續(xù)改進，但更重要的是尋找可以支持未來20年或更長時間容量持續(xù)增加的下一代主流光纖。
學術界和產業(yè)界普遍認為，下一代光纖需要具備高性能、大容量、低成本等三個主要特征，依照這些特征，空分復用(SDM)光纖和空芯光纖是其中兩條主要的技術路線。
所謂的SDM是指在不同空間位置傳輸不同信號的復用方式，就相當于在同一條路上增加車道數(shù)量，以此達到增加車流量的效果。常見的SDM光纖主要有多芯光纖、少模光纖、軌道角動量光纖等。
空芯光纖，也叫做空芯反諧振光纖，與普通光纖相比，其內部是中空的。眾所周知，光在真空傳播速度為每秒30萬千米，遠高于在玻璃介質中的傳輸速度，空芯光纖利用光傳輸?shù)倪@個特性，能夠大大降低光信號在光纖中的傳導損耗，實現(xiàn)更低時延和更高帶寬。
當前，國外已經(jīng)啟動了SDM光纖的現(xiàn)網(wǎng)測試，日本廠商聯(lián)合歐洲的合作伙伴在意大利部署了全球第一條空分光纖，并且日本廠商在多芯光纖海纜方面研究成果顯著；空芯光纖方面，美國微軟公司也在2022年底宣布收購業(yè)內領先的空芯光纖初創(chuàng)企業(yè)Lumenisity，加速此類光纖的產業(yè)化進程。而在國內，也已有多家廠商推進SDM光纖和空芯光纖的研發(fā)。
長飛在相關新型光纖研發(fā)領域積極布局，在“十三五”和“十四五”期間，依托國家重點研發(fā)計劃等科技項目，和相關高校院所和運營商等合作單位充分合作，積極推進相關產品的批量制備和應用；尤其是在去年，長飛承擔了“十四五”周期內的第一個空芯反諧振光纖國家重點研發(fā)項目中關于光纖制備的課題，也是目前國際范圍內少數(shù)可以實現(xiàn)公里級別空芯反諧振光纖制備的企業(yè)之一。
在SDM光纖方面，長飛已經(jīng)完成多芯/少模、強耦合/弱耦合SDM光纖全系列產品線的建設，已經(jīng)具備批量生產制備能力，初步具備各類型光纖單根預制棒千公里拉絲，具備了關鍵原材料和各類生產和測試設備的自研和自產能力。不僅如此，長飛利用現(xiàn)有設備和工藝可以實現(xiàn)少模光纖熔接和冷接，已經(jīng)完成多芯光纖的冷接和扇入扇出的低成本批量化制造解決方案，并初步完成多芯/少模等空分復用光纖放大器樣機的原型機開發(fā)。
在空芯光纖方面，國內已經(jīng)初步具備各種規(guī)格玻璃管以及毛細管的批量化生產能力，但需要搭建玻璃毛細管的幾何參數(shù)的在線測試能力，以及精密焊接和精確切割。目前，長飛已經(jīng)完成全套關鍵原材料自研能力搭建，并持續(xù)高速迭代，公里級光纖衰減典型值在1dB/km左右，下一步集中力量解決批量化生產、統(tǒng)一測試方法及參數(shù)、攻克耦合和熔接等挑戰(zhàn)。
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