數(shù)字經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，需要建設(shè)一張高品質(zhì)的光通信網(wǎng)絡(luò)。那么這張新網(wǎng)絡(luò)對(duì)光纖的性能、傳輸容量提出了哪些新要求?產(chǎn)業(yè)界對(duì)下一代主流光纖的研發(fā)行至何方?
在近日舉行的2023中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司基礎(chǔ)研發(fā)部經(jīng)理張磊介紹了下一代主流光纖的演進(jìn)方向以及國(guó)內(nèi)、國(guó)際產(chǎn)業(yè)界對(duì)新型光纖的研發(fā)進(jìn)展。他同時(shí)呼吁，希望產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)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(guān)產(chǎn)品技術(shù)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(zhǎng)的時(shí)間。張磊認(rèn)為主要經(jīng)歷三個(gè)階段：第一步要完成理論驗(yàn)證，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、產(chǎn)業(yè)鏈上下游要形成共識(shí)；第二步要形成工業(yè)化生產(chǎn)能力，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)網(wǎng)條件下的測(cè)試；第三步要完成產(chǎn)品定型及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，啟動(dòng)現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用。
【資料圖】
以G.654.E光纖為例。2010年，長(zhǎng)飛啟動(dòng)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(shí)驗(yàn)室傳輸測(cè)試；2016年，啟動(dòng)第一條G.654光纜陸地現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；2017年，ITU-T組織完成G.654.E標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布；2018-2019年，三大電信運(yùn)營(yíng)商和電網(wǎng)全部完成現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)承載下的驗(yàn)證；2022年，G.654.E實(shí)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(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)界需要預(yù)見未來二十年的光網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向，以及新的應(yīng)用場(chǎng)景。張磊表示，從研發(fā)進(jìn)展來看，光通信行業(yè)從波長(zhǎng)平坦和降低衰減兩個(gè)方向?qū)ΜF(xiàn)有光纖的性能進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，但更重要的是尋找可以支持未來20年或更長(zhǎng)時(shí)間容量持續(xù)增加的下一代主流光纖。
學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍認(rèn)為，下一代光纖需要具備高性能、大容量、低成本等三個(gè)主要特征，依照這些特征，空分復(fù)用(SDM)光纖和空芯光纖是其中兩條主要的技術(shù)路線。
所謂的SDM是指在不同空間位置傳輸不同信號(hào)的復(fù)用方式，就相當(dāng)于在同一條路上增加車道數(shù)量，以此達(dá)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(dòng)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(nèi)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(yuǎn)高于在玻璃介質(zhì)中的傳輸速度，空芯光纖利用光傳輸?shù)倪@個(gè)特性，能夠大大降低光信號(hào)在光纖中的傳導(dǎo)損耗，實(shí)現(xiàn)更低時(shí)延和更高帶寬。
當(dāng)前，國(guó)外已經(jīng)啟動(dòng)了SDM光纖的現(xiàn)網(wǎng)測(cè)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(guó)微軟公司也在2022年底宣布收購(gòu)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的空芯光纖初創(chuàng)企業(yè)Lumenisity，加速此類光纖的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。而在國(guó)內(nèi)，也已有多家廠商推進(jìn)SDM光纖和空芯光纖的研發(fā)。
長(zhǎng)飛在相關(guān)新型光纖研發(fā)領(lǐng)域積極布局，在“十三五”和“十四五”期間，依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科技項(xiàng)目，和相關(guān)高校院所和運(yùn)營(yíng)商等合作單位充分合作，積極推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的批量制備和應(yīng)用；尤其是在去年，長(zhǎng)飛承擔(dān)了“十四五”周期內(nèi)的第一個(gè)空芯反諧振光纖國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目中關(guān)于光纖制備的課題，也是目前國(guó)際范圍內(nèi)少數(shù)可以實(shí)現(xiàn)公里級(jí)別空芯反諧振光纖制備的企業(yè)之一。
在SDM光纖方面，長(zhǎng)飛已經(jīng)完成多芯/少模、強(qiáng)耦合/弱耦合SDM光纖全系列產(chǎn)品線的建設(shè)，已經(jīng)具備批量生產(chǎn)制備能力，初步具備各類型光纖單根預(yù)制棒千公里拉絲，具備了關(guān)鍵原材料和各類生產(chǎn)和測(cè)試設(shè)備的自研和自產(chǎn)能力。不僅如此，長(zhǎng)飛利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝可以實(shí)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(fù)用光纖放大器樣機(jī)的原型機(jī)開發(fā)。
在空芯光纖方面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)初步具備各種規(guī)格玻璃管以及毛細(xì)管的批量化生產(chǎn)能力，但需要搭建玻璃毛細(xì)管的幾何參數(shù)的在線測(cè)試能力，以及精密焊接和精確切割。目前，長(zhǎng)飛已經(jīng)完成全套關(guān)鍵原材料自研能力搭建，并持續(xù)高速迭代，公里級(jí)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(chǎn)、統(tǒng)一測(cè)試方法及參數(shù)、攻克耦合和熔接等挑戰(zhàn)。
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