單芯光纖容量發(fā)展出現(xiàn)瓶頸

目前的光纖通信,是在細(xì)如頭發(fā)絲大小光纖的纖芯上實現(xiàn)的。單芯光纖和七芯光纖的光纖橫斷面。

眾所周知，光纖的外徑僅125μm（微米），在同樣外徑的條件下，均勻配置7個9μm的芯徑，這比原來只有一個芯徑的光纖實現(xiàn)難度大很多。

眾所周知，光信號激光都是集中在直徑9μm的光纖芯徑上，進(jìn)行傳送的，纖芯的能量密度比太陽表面還高。光纖能注入的光信號功率有限，加大發(fā)送光功率,輸出的光信號由于非線性光學(xué)效果，會使光信號產(chǎn)生畸變；加大的激光能量還會在光纖中引起熱破壞作用。

由于在光纖中產(chǎn)生的非線性光學(xué)效果，用提高光功率的辦法，很難提高傳輸容量。世界光傳輸系統(tǒng)的開發(fā)歷史，年復(fù)一年地在持續(xù)增加光纖傳輸速率，但從2001年開始，光纖傳輸速率增長，就到了緩慢增長期。

1980年以后，由于時分復(fù)用技術(shù)地采用，大大提高了單波段光纖傳輸速率，到1990年以后，由于WDM(波分復(fù)用)技術(shù)地采用，使光纖傳輸容量取得急速發(fā)展，但到2001年之后，光纖傳輸速率的提高，進(jìn)入到緩慢期。

另外，在目前的光纖通信開發(fā)中,進(jìn)一步提高傳輸速率，已經(jīng)到了必須考慮把光纖變成復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)不可的階段。開發(fā)復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)的光纖，其關(guān)鍵技術(shù)是如何防止同光纖中各個內(nèi)核中光信號泄漏所產(chǎn)生的光信號互相干擾問題，以及在光纖連接時光纖中各內(nèi)核偏離等技術(shù)問題。

　目前，在多芯光纖的研究上國內(nèi)慢于國外。對此，多位國內(nèi)電信運營商、設(shè)備廠商等光通信專業(yè)人士表示，國內(nèi)對多芯光纖的研究更多屬于前沿技術(shù)課題，深入的實驗室研究并沒有。

　　“多芯光纖將是未來的一個非常重要的光纖發(fā)展方向，設(shè)備廠商不能由于市場需求未到而放棄多芯光纖的研究。”一位業(yè)界人士如此表示。

　　多芯光纖性能與成本優(yōu)勢明顯

　　據(jù)悉，多芯單模光纖的概念是由法國電信在1994年提出的，法國電信與阿爾卡特公司設(shè)計和開發(fā)和開發(fā)和開發(fā)了4芯單模光纖，此后制造了100多公里，并用這些光纖進(jìn)行了而不同芯數(shù)各種結(jié)果的光纖帶光纜和非光纖帶光纜的成纜實驗，與普通單芯光纖相比，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制造成本和開發(fā)密度集度大芯數(shù)光纜兩大難題。

　　通常的光纖是由一個纖芯和圍繞它的包層構(gòu)成。但多芯光纖卻是一個共同的包層區(qū)中存在多個纖芯。據(jù)了解，當(dāng)前單根光纖傳輸容量已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸，進(jìn)一步擴大容量必須考慮把單芯光纖變成復(fù)數(shù)內(nèi)核。

　　據(jù)悉，由于纖芯的相互接近程度，多芯光纖發(fā)展出現(xiàn)兩種功能。一是纖芯間隔大，即不產(chǎn)生光耦會的結(jié)構(gòu)。該光纖由于能提高傳輸線路的單位面積的集成密度，在光通信中，可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜，而在非通信領(lǐng)域，作為光纖傳像束，有人將纖芯作成成千上萬個。二是纖芯之間的距離近，能產(chǎn)生光波耦合作用。利用此原理業(yè)界正在開發(fā)雙纖芯的敏感器或光回路器件。

　　日本7芯光纖的實驗屬于前者。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，7芯光纖體現(xiàn)了光纖朝向超高速、超大容量發(fā)展的趨勢。

　　一位高校人士表示，WDM技術(shù)正在應(yīng)用，作為光網(wǎng)絡(luò)物理層面的光纖光纜的傳輸特性將極大地影響下一代網(wǎng)絡(luò)光通信系統(tǒng)的性能。目前，光通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量和網(wǎng)絡(luò)性能受到傳統(tǒng)光纖的損耗、色散和非線性效應(yīng)的限制和影響，人們開始尋求研制新型換代的光纖品種，而多芯光纖是其中一種。

　　另外，為了節(jié)省機房空間和減少光纜的敷設(shè)和安裝費用，開發(fā)高密度大芯數(shù)光纖也是未來研究的一個方向。

　　國內(nèi)處于學(xué)術(shù)研究階段

　　國外研究多芯光纖機構(gòu)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，法國電信就與阿爾卡特公司進(jìn)行了4芯單模光纖（MCF）的研究和開發(fā)，從光纖設(shè)計、預(yù)制棒制造、拉絲技術(shù)、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于普通單模光纖燈方面都進(jìn)行了全面研究，并取得了一定的成績。

　　相比國外，國內(nèi)對多芯光纖研究則顯得并不積極。據(jù)悉，業(yè)界人士大多表示對此只是聽說，未曾深入研究，甚至有幾位廠商人士將該技術(shù)誤認(rèn)為多芯光纜（多根單芯光纖加保護(hù)層與皮套組成）。

　　據(jù)記者調(diào)查，在市場需求方面，目前國內(nèi)三大運營商并沒有多芯光纖研究的規(guī)劃，實驗網(wǎng)中也沒有部署。“運營商并沒有太多關(guān)注多芯光纖，目前并無需求。”中國電信某地研究院一位專家如此表示。

　　在設(shè)備商方面，中天科技、烽火通信等多家制造光纖的廠商人士均表示沒有這方面的產(chǎn)品?？祵幋笾腥A區(qū)通信部市場副總裁劉之菲也表示在國內(nèi)市場并沒有推出多芯光纖產(chǎn)品，但其國外實驗室有相關(guān)研究。

　　據(jù)了解，在學(xué)術(shù)方面，哈工大曾進(jìn)行了雙芯光纖的研究，其中一個課題主要通過將單芯單模光纖與雙芯單模光纖熔接后在熔點處進(jìn)行熔融拉錐，實現(xiàn)了單芯單模光纖與雙芯單模光纖的耦合，并建立了相應(yīng)的耦合理論。此外，國內(nèi)北郵、哈工大、武漢郵科院等研究機構(gòu)的學(xué)術(shù)研究人員已做了多個多芯光纖的課題。

七芯光纖試驗取得突出成績

日本信息通信研究機構(gòu)(NICT)、OPTOQUEST株式會社和住友電工株式會社等機構(gòu)聯(lián)合宣布，其7芯光纖實驗獲得成功。據(jù)悉，該試驗突破了現(xiàn)在一根多芯光纖（Multi Core Fiber）上傳輸100Tbit/s的物理極限，在世界上首次完成了傳輸109Tbit/s的試驗。

　　目前，在多芯光纖的研究上國內(nèi)慢于國外。對此，多位國內(nèi)電信運營商、設(shè)備廠商等光通信專業(yè)人士表示，國內(nèi)對多芯光纖的研究更多屬于前沿技術(shù)課題，深入的實驗室研究并沒有。

　　“多芯光纖將是未來的一個非常重要的光纖發(fā)展方向，設(shè)備廠商不能由于市場需求未到而放棄多芯光纖的研究。”一位業(yè)界人士如此表示。

此次實驗解決了技術(shù)上非常困難的復(fù)數(shù)內(nèi)核(芯徑)光纖拉制問題，同時使用這種光纖用109Tbit/s傳輸速率，使傳輸距離達(dá)到了16.8km，全部7個纖芯上的光信號，都取得良好的通信品質(zhì)。本次試驗的關(guān)鍵產(chǎn)品是，NICT和OPTOQUEST株式會社開發(fā)的既存7根光纖和一根光纖7個芯徑同時連接的裝置，以及由住友電工開發(fā)的、纖芯間光信號泄露大幅削減的7個內(nèi)核的光纖。

試驗系統(tǒng)使用的光接收機與發(fā)送機，由NICT與住友電工共同開發(fā)，采用了超高速相位調(diào)制技術(shù)。本次試驗突破了現(xiàn)在一根多芯徑光纖上傳輸100Tbit/s的物理極限，在世界上首次完成了傳輸109Tbit/s的試驗。本技術(shù)的確立，為光纖傳輸系統(tǒng)進(jìn)一步大容量化奠定了基礎(chǔ)。另外，本技術(shù)如果和其他光通信技術(shù)進(jìn)行組合，可以將目前的光傳輸速率提高1000倍以上。