波分廠家纖億通帶您去看波分復(fù)用光纖技術(shù)突破

光纖通信傳輸?shù)谋厝话l(fā)展趨勢(shì)

目前，隨著云計(jì)算、高清視頻、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，全球網(wǎng)絡(luò)流量急劇增加。普通單芯單模光纖的傳輸受到香農(nóng)極限的限制。未來(lái)幾年，光網(wǎng)絡(luò)增長(zhǎng)乏力與市場(chǎng)高帶寬需求之間的矛盾將日益突出，成為光通信行業(yè)亟待解決的重要問(wèn)題。為了解決未來(lái)光通信擴(kuò)容問(wèn)題，業(yè)界公認(rèn)的提高單纖容量的技術(shù)方案是采用空分復(fù)用技術(shù)。多芯光纖、多模光纖或多芯多模光纖是光纖通信傳輸趨勢(shì)的必然發(fā)展。

圖1． 單根光纖傳輸

多芯光纖可有效提高光纖的空間密度，已被海外互聯(lián)網(wǎng)巨頭搶先應(yīng)用。為了搶占通信市場(chǎng)，擴(kuò)大光纖的傳輸頻段，早在2018年，F(xiàn)acebook和谷歌就賭上了增加電纜中光纖數(shù)量的方法。比如谷歌今年1月投入使用的杜南光纜，光纖12對(duì)，總?cè)萘?50Tbit/s。而其在大西洋建設(shè)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)甚至使用了16對(duì)光纖，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)350至370 Tbit/s的滿容量。而最近，在 10 月中旬，F(xiàn)acebook 委托 NEC 建造了世界上容量的海底電纜——新的跨大西洋電纜，它使用了 24 對(duì)光纖。建成后，它將成為世界上最繁忙的A高速公路，打破北美和歐洲之間每秒500TB（約4000張藍(lán)光光盤(pán)數(shù)據(jù)）的總傳輸容量的記錄。同時(shí)，Benjamin J． Puttnam 領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組報(bào)告說(shuō)，他們的團(tuán)隊(duì)使用外徑為 0.125 毫米的 4 芯光纖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)結(jié)合各種放大器技術(shù)，他們構(gòu)建了一個(gè)利用 WDM 技術(shù)并創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)包層的傳輸系統(tǒng)。直徑光纖傳輸數(shù)據(jù)記錄：讓每個(gè)通道在最遠(yuǎn)3001公里的距離內(nèi)達(dá)到319Tbit/s的傳輸吞吐量數(shù)據(jù)率。

多芯光纖芯間距轉(zhuǎn)換器釋放應(yīng)用新潛能

與傳統(tǒng)的單芯光纖相比，多芯光纖（MCF）中的多芯共享相同的包層。這種高密度、多通道的結(jié)構(gòu)具有生產(chǎn)成本低、節(jié)省空間、傳輸容量高等優(yōu)點(diǎn)。因此，多芯光纖在空分復(fù)用光通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心連接、芯片間通信、下一代光纖放大器、光傳感、量子技術(shù)等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。

新型多芯光纖技術(shù)的研究是解決未來(lái)通信擴(kuò)展問(wèn)題的研究重點(diǎn)之一。但是，截至目前，多芯光纖的設(shè)計(jì)還沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。高科技企業(yè)在制造多芯光纖時(shí)，關(guān)心芯數(shù)、纖芯排列、纖芯尺寸、纖芯間距、折射率分布等，各不相同，增加了不同類型光纖之間熔接的難度。多芯光纖。

如，FiberHome Fujikura Optic Technology Co． Ltd 等公司需要需要熔接異種多芯光纖來(lái)建立一個(gè)長(zhǎng)距離多芯光纖傳輸系統(tǒng)。然而，有限的多芯光纖扇入和扇出設(shè)備可能與傳輸系統(tǒng)中使用的多芯光纖不匹配。

“低損耗光纖熔接技術(shù)是光纖器件和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在學(xué)術(shù)研究中，只報(bào)道了同種多芯光纖熔接的進(jìn)展，但不同類型光纖熔接的技術(shù)瓶頸問(wèn)題多芯光纖熔接仍未解決 國(guó)外一些研究人員甚至認(rèn)為，不同類型多芯光纖的熔接幾乎是不可能的，這嚴(yán)重阻礙了該領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用?！毙ち⒚裾f(shuō)，建立一個(gè)巨大的多芯光纖多路復(fù)用系統(tǒng)來(lái)拼接不同種類的光纖，尤其是纖芯。不同節(jié)距的多芯光纖是目前無(wú)法回避的技術(shù)瓶頸。

為攻克多芯光纖技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的這一技術(shù)難題，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院肖立民課題組終于在多芯光纖熔接方面取得了新的國(guó)際突破潛心研究后的技術(shù)。研制了性能優(yōu)良的多芯光纖纖芯間距轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)了異種多芯光纖之間的低損耗、低串?dāng)_熔接。

肖力敏課題組提出了多芯光纖拉錐技術(shù)（圖2），包括正向拉錐與反向拉錐兩種技術(shù)，均可以用來(lái)調(diào)整多芯光纖芯間距并同時(shí)調(diào)控多纖芯的模式特性。

圖2 兩種多芯光纖芯間距轉(zhuǎn)換器示意圖

基于多芯光纖反向拉錐這項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)匹配異種多芯光纖的芯間距和模場(chǎng)直徑，肖力敏課題組可為兩種芯間距不匹配的多芯光纖精準(zhǔn)制備低損耗、低串?dāng)_的芯間距轉(zhuǎn)換器。

對(duì)于兩種結(jié)構(gòu)不同、芯間距相差26 μm的多芯光纖（圖3（a， b）），肖力敏課題組制備的芯間距轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)損耗低至0．18 dB、串?dāng)_低至－68 dB。

對(duì)于結(jié)同、芯間距略有不同的多芯光纖（圖3（b， c）），芯間距轉(zhuǎn)換器損耗低至0．17 dB、串?dāng)_低至－66 dB。

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圖3 三種多芯光纖芯端面顯微圖

多芯光纖芯間距轉(zhuǎn)換器制備技術(shù)，完美解決了光通信網(wǎng)絡(luò)中異種多芯光纖熔接技術(shù)難題，為多芯光纖器件的制備提供了獨(dú)特的視角，將釋放多芯光纖在實(shí)際應(yīng)用中的更多潛能。