烽火光纤光缆技术荣获中国通信学会一等奖

古时候,边疆战士发现了敌人的踪迹,会点燃烽火台上的狼烟,将敌讯传递给后方,这是古老的光通信。今天,工程师们用石英做成的光纤来传输光信号,将海量的信息在全球各地快速流转。光纤是简单的,它晶莹剔透,由泥土中就有的二氧化硅和其他几种材料混合而成。光纤也是复杂的,虽然其由简单的材料组成,但通过不同的“配方”和不同的结构能实现多种不同的传输性能。

随着全球的信息化,光纤已从光纤通信的基石升级为信息技术的基础媒介。在互联网+、物联网、5G等技术的驱动下,世界各国相继提出了全光网络的构建,让信息的采集、传递和处理均通过光的形式来处理,大幅提升信息传输容量和传输速率。涵盖太空、地面、海洋等各种场景的应用,要求光纤光缆向微结构技术发展。微结构光纤技术涉及范围具有多学科性,其基本理论问题(如光子局域化理论和光子能带理论等)仍处于探索之中,结构设计缺乏先例可循,现有工艺难以适用。

烽火在国家“973”、“863”和国家重点自然基金等项目支持下,系统研究光纤的科学原理、工艺和装备,在结构设计、研制工艺和产品开发等诸多领域取得了开拓性的技术创新成果,成功研制出高稳定性微结构光纤光缆关键技术,使我国在该领域的创新能力跻身于世界领先行列。凭借该成就,烽火荣获2019年度中国通信学会技术发明一等奖。

颁奖现场

荣誉证书

针对结构与功能的定向设计科学难题,烽火建立了微结构光纤的动力学形成模型,并开发出微结构光纤制备中的动力学机制与精确控制方法。烽火提出了“三段式无缝连接的窄温场”控制、机械化点阵排列等创新技术,建立了一套具有自主知识产权的光子晶体光纤精确制备工艺体系,形成了具有功能收敛特性的可形成结构性能稳定参数设计的微结构光纤研制平台,实现了微结构光纤微孔毫米级到微米级的精确稳定制备。烽火解决了“多根”石英毛细管“集成体复合材料”的高温熔体难以控制等工艺难题,保证了微结构光纤内部结构的均匀性,提升了其性能的可靠性。

图一:保偏光子晶体光纤

图二:中空带隙光子晶体光纤

图三:双包层掺镱光子晶体光纤

以此为基础,烽火研制出中国第一根中空带隙光子晶体光纤,逼近微孔占空比的理论优化极限开发出近期世界最细的高性能保偏光子晶体光纤,将已有保偏光子晶体光纤从国际通行的250微米降低为135微米。作为航空航天等领域的精准导航用核心部件,烽火的细径高性能保偏光子晶体光纤在天舟一号货运飞船上等工程中成功应用。

图一:高非线性光子晶体光纤

图二:多芯少模光纤

图三:OAM微结构光纤

烽火在国内首次拉制出零色散点在1060nm的光子晶体光纤、创新研制出高性能的支持96个OAM模态传输的OAM微结构光纤和低损耗的少模多芯光纤。利用少模多芯光纤,实现了1.06Pbit/s超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验,实现了传输容量从Tbit/s向Pbit/s的跨越,传输130TB(1TB=1000GB)数据仅需1秒,该数据容量相当于4000多万首歌曲,或300亿人同时双向通话。烽火将继续创新,与国内同行一起,实现诸多新型光纤的创新研制和产业化,为我国信息技术的发展做出贡献。

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