古時(shí)候,邊疆戰(zhàn)士發(fā)現(xiàn)了敵人的蹤跡,會(huì)點(diǎn)燃烽火臺(tái)上的狼煙,將敵訊傳遞給后方,這是古老的光通信。今天,工程師們用石英做成的光纖來傳輸光信號(hào),將海量的信息在全球各地快速流轉(zhuǎn)。光纖是簡(jiǎn)單的,它晶瑩剔透,由泥土中就有的二氧化硅和其他幾種材料混合而成。光纖也是復(fù)雜的,雖然其由簡(jiǎn)單的材料組成,但通過不同的“配方”和不同的結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)多種不同的傳輸性能。
隨著全球的信息化,光纖已從光纖通信的基石升級(jí)為信息技術(shù)的基礎(chǔ)媒介。在互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下,世界各國相繼提出了全光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,讓信息的采集、傳遞和處理均通過光的形式來處理,大幅提升信息傳輸容量和傳輸速率。涵蓋太空、地面、海洋等各種場(chǎng)景的應(yīng)用,要求光纖光纜向微結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展。微結(jié)構(gòu)光纖技術(shù)涉及范圍具有多學(xué)科性,其基本理論問題(如光子局域化理論和光子能帶理論等)仍處于探索之中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏先例可循,現(xiàn)有工藝難以適用。
烽火在國家“973”、“863”和國家重點(diǎn)自然基金等項(xiàng)目支持下,系統(tǒng)研究光纖的科學(xué)原理、工藝和裝備,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研制工藝和產(chǎn)品開發(fā)等諸多領(lǐng)域取得了開拓性的技術(shù)創(chuàng)新成果,成功研制出高穩(wěn)定性微結(jié)構(gòu)光纖光纜關(guān)鍵技術(shù),使我國在該領(lǐng)域的創(chuàng)新能力躋身于世界領(lǐng)先行列。憑借該成就,烽火榮獲2019年度中國通信學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)
榮譽(yù)證書
針對(duì)結(jié)構(gòu)與功能的定向設(shè)計(jì)科學(xué)難題,烽火建立了微結(jié)構(gòu)光纖的動(dòng)力學(xué)形成模型,并開發(fā)出微結(jié)構(gòu)光纖制備中的動(dòng)力學(xué)機(jī)制與精確控制方法。烽火提出了“三段式無縫連接的窄溫場(chǎng)”控制、機(jī)械化點(diǎn)陣排列等創(chuàng)新技術(shù),建立了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光子晶體光纖精確制備工藝體系,形成了具有功能收斂特性的可形成結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定參數(shù)設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)光纖研制平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)光纖微孔毫米級(jí)到微米級(jí)的精確穩(wěn)定制備。烽火解決了“多根”石英毛細(xì)管“集成體復(fù)合材料”的高溫熔體難以控制等工藝難題,保證了微結(jié)構(gòu)光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性,提升了其性能的可靠性。
圖一:保偏光子晶體光纖
圖二:中空帶隙光子晶體光纖
圖三:雙包層摻鐿光子晶體光纖
以此為基礎(chǔ),烽火研制出中國第一根中空帶隙光子晶體光纖,逼近微孔占空比的理論優(yōu)化極限開發(fā)出近期世界最細(xì)的高性能保偏光子晶體光纖,將已有保偏光子晶體光纖從國際通行的250微米降低為135微米。作為航空航天等領(lǐng)域的精準(zhǔn)導(dǎo)航用核心部件,烽火的細(xì)徑高性能保偏光子晶體光纖在天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船上等工程中成功應(yīng)用。
圖一:高非線性光子晶體光纖
圖二:多芯少模光纖
圖三:OAM微結(jié)構(gòu)光纖
烽火在國內(nèi)首次拉制出零色散點(diǎn)在1060nm的光子晶體光纖、創(chuàng)新研制出高性能的支持96個(gè)OAM模態(tài)傳輸?shù)腛AM微結(jié)構(gòu)光纖和低損耗的少模多芯光纖。利用少模多芯光纖,實(shí)現(xiàn)了1.06Pbit/s超大容量波分復(fù)用及空分復(fù)用的光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了傳輸容量從Tbit/s向Pbit/s的跨越,傳輸130TB(1TB=1000GB)數(shù)據(jù)僅需1秒,該數(shù)據(jù)容量相當(dāng)于4000多萬首歌曲,或300億人同時(shí)雙向通話。烽火將繼續(xù)創(chuàng)新,與國內(nèi)同行一起,實(shí)現(xiàn)諸多新型光纖的創(chuàng)新研制和產(chǎn)業(yè)化,為我國信息技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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