CFCF 2024—空心光纤

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2024 CFCF展会–空心光纤

微软收购了Lumenisity公司，显示了空芯光纤技术的商业潜力。

结论

• 空芯光纤因其独特的优势和广泛的应用前景，已成为通信和光纤技术领域的研究热点。随着技术的成熟和产业链的发展，预期空芯光纤将为网络通信带来革命性的能力提升。
• 这篇文章概述提供了空芯光纤技术的全面概览，包括其定义、优势、技术演进、应用场景、行业动态以及未来发展的挑战和机遇。

提示：以下是本篇文章正文内容

空芯光纤简介

• 定义：空芯光纤是一种新型光纤，与传统的实心光纤不同，其内部是空的，可以填充空气、惰性气体或真空。Hollow-core fiber（HCF）
• 优势：相较于传统光纤，空芯光纤在空气中传播光信号，具有更低的传播延迟和潜在的更低损耗。

技术特征和优势

• 更低的时延：空芯光纤能显著降低光纤通信的时延，理论上可减少约三分之一。
• 更低的损耗：空芯光纤的传输损耗低于传统光纤，当前可实现的损耗为0.174dB/km，理论上可降至0.1dB/km以下。
• 支持更多光波段：空芯光纤可以支持多种光波段，包括O、S、E、C、L、U等。
• 减少非线性效应：空芯光纤的非线性效应较低，允许更高的入纤光功率，提升传输距离。
• 能传输高功率激光：由于光功率主要在空气中传播，空芯光纤具有更高的激光损伤阈值。

发展演进和技术实现

• 光子晶体光纤（PCF）：基于光子晶体理论，具有周期性排列的空气孔，实现光的传导。
• 光子带隙型光子晶体光纤（PBG-PCF）：利用光子带隙效应，阻止特定频率的光通过。
• 嵌套式反谐振无节点光纤（NANF）：创新结构，大幅降低损耗，提升性能。
  
  2019年，南安普顿大学光电研究中心的弗朗西斯科·伯乐蒂（Francesco Poletti）团队发明了著名的嵌套式抗共振无节点光纤（Nested Antiresonant Nodeless Fiber，NANF），将空芯光纤的损耗降到1.3dB/km。
  仅仅一年后，2020年，南安普顿大学的产业化子公司Lumenisity，就将NANF光纤的损耗降到0.28dB/km，轰动了整个行业。
  
  
  

仔细看看NANF光纤的结构：

嵌套式反谐振无节点光纤（NANF）

嵌套的目的，就和“谐振”有关。

谐振也叫共振、干涉。两个波，步调一致，出现幅度最大化，就是谐振。有一部分频点的能量是最小化的，是反谐振，或者叫反共振、抗谐振。

反谐振光纤原理（图片来自张德朝先生）

传输谱线呈现多峰。峰值之间被分隔为多个高反射区，也称为抗谐振窗口。在这些窗口内，从空芯入射将会导致很高的反射，从而极大地降低光纤的泄漏损耗。

NANF光纤解决了光子带隙型光子晶体光纤的瓶颈限制，而且理论损耗与传输带宽都优于当前的玻芯光纤，因此备受行业关注。

应用场景

• 通信：适用于低时延、高带宽的通信需求。
• 传感：利用空芯光纤的特性进行环境监测，如温度、压力等。
• 激光应用：用于高功率激光的传输，如工业制造和医疗治疗。

行业关注和商业价值

• 英国电信、康卡斯特等公司已开始测试空芯光纤技术。
• 微软收购了Lumenisity公司，显示了空芯光纤技术的商业潜力。
• 国内多家公司和研究机构正在积极探索空芯光纤的应用。
  –上海光织科技有限公司。—马麟董事长
  –上海智纤微广电有限公司肖力敏—复旦大学-南安普顿大学光电研究中心
  
  

未来展望和挑战