目前的光纖通信,是在細如頭發絲(si) 大小光纖的纖芯上實現的。單芯光纖和七芯光纖的光纖橫斷麵。
眾(zhong) 所周知,光纖的外徑僅(jin) 125μm(微米),在同樣外徑的條件下,均勻配置7個(ge) 9μm的芯徑,這比原來隻有一個(ge) 芯徑的光纖實現難度大很多。
眾(zhong) 所周知,光信號激光都是集中在直徑9μm的光纖芯徑上,進行傳(chuan) 送的,纖芯的能量密度比太陽表麵還高。光纖能注入的光信號功率有限,加大發送光功率,輸出的光信號由於(yu) 非線性光學效果,會(hui) 使光信號產(chan) 生畸變;加大的激光能量還會(hui) 在光纖中引起熱破壞作用。
由於(yu) 在光纖中產(chan) 生的非線性光學效果,用提高光功率的辦法,很難提高傳(chuan) 輸容量。世界光傳(chuan) 輸係統的開發曆史,年複一年地在持續增加光纖傳(chuan) 輸速率,但從(cong) 2001年開始,光纖傳(chuan) 輸速率增長,就到了緩慢增長期。
1980年以後,由於(yu) 時分複用技術地采用,大大提高了單波段光纖傳(chuan) 輸速率,到1990年以後,由於(yu) WDM(波分複用)技術地采用,使光纖傳(chuan) 輸容量取得急速發展,但到2001年之後,光纖傳(chuan) 輸速率的提高,進入到緩慢期。
另外,在目前的光纖通信開發中,進一步提高傳(chuan) 輸速率,已經到了必須考慮把光纖變成複數內(nei) 核(芯徑)不可的階段。開發複數內(nei) 核(芯徑)的光纖,其關(guan) 鍵技術是如何防止同光纖中各個(ge) 內(nei) 核中光信號泄漏所產(chan) 生的光信號互相幹擾問題,以及在光纖連接時光纖中各內(nei) 核偏離等技術問題。
目前,在多芯光纖的研究上國內(nei) 慢於(yu) 國外。對此,多位國內(nei) 電信運營商、設備廠商等光通信專(zhuan) 業(ye) 人士表示,國內(nei) 對多芯光纖的研究更多屬於(yu) 前沿技術課題,深入的實驗室研究並沒有。
“多芯光纖將是未來的一個(ge) 非常重要的光纖發展方向,設備廠商不能由於(yu) 市場需求未到而放棄多芯光纖的研究。”一位業(ye) 界人士如此表示。
多芯光纖性能與(yu) 成本優(you) 勢明顯
據悉,多芯單模光纖的概念是由法國電信在1994年提出的,法國電信與(yu) 阿爾卡特公司設計和開發和開發和開發了4芯單模光纖,此後製造了100多公裏,並用這些光纖進行了而不同芯數各種結果的光纖帶光纜和非光纖帶光纜的成纜實驗,與(yu) 普通單芯光纖相比,光纜密度提高了很多倍。
初步證實了提出的多芯單模光纖能夠同時剞劂光纖光纜製造成本和開發密度集度大芯數光纜兩(liang) 大難題。
通常的光纖是由一個(ge) 纖芯和圍繞它的包層構成。但多芯光纖卻是一個(ge) 共同的包層區中存在多個(ge) 纖芯。據了解,當前單根光纖傳(chuan) 輸容量已經出現瓶頸,進一步擴大容量必須考慮把單芯光纖變成複數內(nei) 核。
據悉,由於(yu) 纖芯的相互接近程度,多芯光纖發展出現兩(liang) 種功能。一是纖芯間隔大,即不產(chan) 生光耦會(hui) 的結構。該光纖由於(yu) 能提高傳(chuan) 輸線路的單位麵積的集成密度,在光通信中,可以作成具有多個(ge) 纖芯的帶狀光纜,而在非通信領域,作為(wei) 光纖傳(chuan) 像束,有人將纖芯作成成千上萬(wan) 個(ge) 。二是纖芯之間的距離近,能產(chan) 生光波耦合作用。利用此原理業(ye) 界正在開發雙纖芯的敏感器或光回路器件。
日本7芯光纖的實驗屬於(yu) 前者。業(ye) 內(nei) 人士認為(wei) ,7芯光纖體(ti) 現了光纖朝向超高速、超大容量發展的趨勢。
一位高校人士表示,WDM技術正在應用,作為(wei) 光網絡物理層麵的光纖光纜的傳(chuan) 輸特性將極大地影響下一代網絡光通信係統的性能。目前,光通信係統的網絡容量和網絡性能受到傳(chuan) 統光纖的損耗、色散和非線性效應的限製和影響,人們(men) 開始尋求研製新型換代的光纖品種,而多芯光纖是其中一種。
另外,為(wei) 了節省機房空間和減少光纜的敷設和安裝費用,開發高密度大芯數光纖也是未來研究的一個(ge) 方向。
國內(nei) 處於(yu) 學術研究階段
國外研究多芯光纖機構較多。除了日本近期公布的對7芯光纖研究,實際上早在90年代,法國電信就與(yu) 阿爾卡特公司進行了4芯單模光纖(MCF)的研究和開發,從(cong) 光纖設計、預製棒製造、拉絲(si) 技術、光纖特性、成纜工藝到4芯同時熔接,機械連接以及每一芯分出端接於(yu) 普通單模光纖燈方麵都進行了全麵研究,並取得了一定的成績。
相比國外,國內(nei) 對多芯光纖研究則顯得並不積極。據悉,業(ye) 界人士大多表示對此隻是聽說,未曾深入研究,甚至有幾位廠商人士將該技術誤認為(wei) 多芯光纜(多根單芯光纖加保護層與(yu) 皮套組成)。
據記者調查,在市場需求方麵,目前國內(nei) 三大運營商並沒有多芯光纖研究的規劃,實驗網中也沒有部署。“運營商並沒有太多關(guan) 注多芯光纖,目前並無需求。”中國電信某地研究院一位專(zhuan) 家如此表示。
在設備商方麵,中天科技、烽火通信等多家製造光纖的廠商人士均表示沒有這方麵的產(chan) 品。康寧大中華區通信部市場副總裁劉之菲也表示在國內(nei) 市場並沒有推出多芯光纖產(chan) 品,但其國外實驗室有相關(guan) 研究。
據了解,在學術方麵,哈工大曾進行了雙芯光纖的研究,其中一個(ge) 課題主要通過將單芯單模光纖與(yu) 雙芯單模光纖熔接後在熔點處進行熔融拉錐,實現了單芯單模光纖與(yu) 雙芯單模光纖的耦合,並建立了相應的耦合理論。此外,國內(nei) 北郵、哈工大、武漢郵科院等研究機構的學術研究人員已做了多個(ge) 多芯光纖的課題。
七芯光纖試驗取得突出成績
日本信息通信研究機構(NICT)、OPTOQUEST株式會(hui) 社和住友電工株式會(hui) 社等機構聯合宣布,其7芯光纖實驗獲得成功。據悉,該試驗突破了現在一根多芯光纖(Multi Core Fiber)上傳(chuan) 輸100Tbit/s的物理極限,在世界上首次完成了傳(chuan) 輸109Tbit/s的試驗。
目前,在多芯光纖的研究上國內(nei) 慢於(yu) 國外。對此,多位國內(nei) 電信運營商、設備廠商等光通信專(zhuan) 業(ye) 人士表示,國內(nei) 對多芯光纖的研究更多屬於(yu) 前沿技術課題,深入的實驗室研究並沒有。
“多芯光纖將是未來的一個(ge) 非常重要的光纖發展方向,設備廠商不能由於(yu) 市場需求未到而放棄多芯光纖的研究。”一位業(ye) 界人士如此表示。
此次實驗解決(jue) 了技術上非常困難的複數內(nei) 核(芯徑)光纖拉製問題,同時使用這種光纖用109Tbit/s傳(chuan) 輸速率,使傳(chuan) 輸距離達到了16.8km,全部7個(ge) 纖芯上的光信號,都取得良好的通信品質。本次試驗的關(guan) 鍵產(chan) 品是,NICT和OPTOQUEST株式會(hui) 社開發的既存7根光纖和一根光纖7個(ge) 芯徑同時連接的裝置,以及由住友電工開發的、纖芯間光信號泄露大幅削減的7個(ge) 內(nei) 核的光纖。
試驗係統使用的光接收機與(yu) 發送機,由NICT與(yu) 住友電工共同開發,采用了超高速相位調製技術。本次試驗突破了現在一根多芯徑光纖上傳(chuan) 輸100Tbit/s的物理極限,在世界上首次完成了傳(chuan) 輸109Tbit/s的試驗。本技術的確立,為(wei) 光纖傳(chuan) 輸係統進一步大容量化奠定了基礎。另外,本技術如果和其他光通信技術進行組合,可以將目前的光傳(chuan) 輸速率提高1000倍以上。
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