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爱德泰分享 | 空芯光纤:面向下一代网络的新型光纤

 随着科技的不断进步,为了更好地满足AI和未来数据传输负载的需求,传统的实芯石英光纤由于其本身的限制,如材料的吸收、色散、容量瓶颈、性能极限、非线性、低损伤阈值等属性,使得其在光纤通信、高功率激光输出、超快光学、非线性光学等领域都表现出局限性,制约了相关行业的发展和进步。

因此,具有低损耗、超低延时、更高通带带宽的空芯光纤应运而生。


 什么是空芯光纤?

空芯光纤(HCF,Hollow-core fiber),又称空心光子晶体光纤、气芯光纤,是以空气为传输介质的光纤。

空芯光纤电缆内部有一个充满空气的中央通道,周围环绕着一圈玻璃链,其横截面看起来很像蜂巢,中间有一个空孔,该结构就像是太空中的无阻尼数据传输通道,内部是真空状态,可以让搭载着数据的光信号真正接近光速。

(*图片来源于网络)


凭借超低时延、超低非线性、潜在的超低损耗及更宽的通带带宽等特性,空芯光纤可以助力OTN系统实现更大的传输容量、更远的传输距离、更小的传输时延。

与传统的实心光纤不同,空芯光纤中心是一个空气或真空芯,而不是玻璃或其他材料,因此具有很多特殊优点。


空芯光纤的特点


1.低损耗

目前空芯光纤可实现0.174dB/km的损耗,与现有最新一代玻芯光纤性能持平。同时,空芯光纤在通信窗口理论最小极限可低至0.1dB/km以下,比普通玻芯光纤的理论极限0.14dB/km更小,可实现无需中继器即可在更长的距离上进行部署。

2.低时延

光主要在近乎空气孔的芯区传输,折射率比实芯玻璃低,传输速度更快,时延从5us/km下降至3.46us/km,传输时延相比于现有光纤系统降低30%。对于当前及未来时延敏感业务传输非常重要。

3.超低非线性

空芯光纤的非线性效应比常规玻芯光纤的非线性效应低3到4个数量级,使得入纤光功率可以大幅提高,从而提升传输距离。这对于某些应用,如光子学实验和超快光学研究等,具有重要意义。

4.高激光损伤阈值

空芯光纤由于可以实现超过99%的光功率在空气中传输,光场与材料重叠极小。在相同的传输功率下有更低的材料吸收,因此拥有更高的激光损伤阈值。

5.超宽频段

随着空芯光纤结构设计的不断优化,可以提供超过1000nm的超宽频段,轻松支持O,S,E,C,L,U等波段。

6.大孔径与灵活性

由于中心是空气或真空,其孔径比实心光纤大得多,但弯曲半径可以非常小,因此可以更易于与其他设备进行连接,同时适用于需要弯曲和形状比较复杂的应用。


空芯光纤的工作原理

(*Lumenisity空芯光纤)

1.入射角度

当光线通过空芯光纤时,它们会被反射回来,并沿着管道向前传播。这种反射发生的角度取决于光线入射时的角度。

2.反射

当入射角度小于临界角时,光线将被反射回来,并沿着管道向前传播。这种反射称为全内反射(Total lnternaReflection)。

3.传输

当入射角度大于临界角时,光线将无法被全内反射,并会从空芯中心逃离。因此,在空芯光纤中传输的光波必须保持小于临界角的入射角度。

4.谐振

当光线在空芯光纤中传输时,它们会与管道的内壁相互作用,并形成一种谐振(Resonance)模式。这种谐振模式决定了光线在空芯光纤中传输时的波长和频率。


空芯光纤业界应用


1.高速率、长距离数据传输领域

光通信由于其低损耗和宽带特性,空芯光纤被广泛应用于光通信领域。它可以用于高速数据传输、长距离通信和卫星通信等领域。


2.光学传感器

由于其灵活性和大孔径特性,空芯光纤被广泛应用于光学传感器领域。它可以用于测量温度、压力、流量和化学成分等参数。


3.激光加工

根据空芯光纤的特性,其也能被广泛应用于激光加工领域。它可以用于切割、焊接、打孔和表面处理等应用。

近几年随着光纤相关技术的不断突破,未来空芯光纤系统在传输容量、距离及时延方面将会得到全面提升。

空芯光纤是面向下一代网络的新型光纤,可以满足日益增长的网络容量需求,和传统光纤相比具有显著的降本增效优势,未来在超算、DCI、海缆等特定低时延应用,以及传感、高功率传递、特殊光源等领域具有广泛应用。

深圳市爱德泰科技有限公司成立于2007年,是集研发、生产和销售为一体的国家高新技术企业。作为领先的光连接设备提供商,爱德泰拥有超过16年的设计和制造经验,目前业务已拓展至70多个国家和地区。公司专注于为全球客户提供光连接产品,为国内外运营商、云服务商、主设备商、系统集成商提供定制化的光纤连接产品。 

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