基于NANF技术的新型空芯光纤

2021-05-21 20:20

2019年出现了采用双琉璃管嵌套抗谐振无节点光纤（NANF）技术。南安普顿大学将空芯光纤的损耗降到1．3dB／km。经过结构优化后，C＋L波段的损耗降到0．65dB／km，首次表明了空芯光纤的损耗可接近普通光纤的潜能。

更进一步的，在今年的OFC上，南安普顿大学的研究者们还将这一记录推进到0．28dB／km损耗，光纤长度提升到1．7km。通过在设计方面做了一些改进，1510到1610nm范围内损耗为0．28±0．04dB／km，到1640nm处损耗略高一点，约为0．3dB／km，这已经非常接近于单模长距传输系统的需求了。在过去的18个月内，他们将空芯光纤的损耗降低了10倍，从3．5降至0．28dB／km，仅仅为现有光纤最低损耗的2倍。同时最大传输距离也提升了10倍，从最开始的75km延长到750km。

光纤损耗的降低主要取决于两项技术的引入，其一为玻璃管接触处不使用节点连接，这避免了节点处玻璃厚度的增加从而产生谐振影响光纤性能；其二是在大玻璃管中嵌套小玻璃管，来将光从空芯区域泄露降低一千倍，同时将包层玻璃管的厚度减小一半，到0．5um。

这样不仅降低了损耗，而且将空芯光纤的低损耗窗口扩展了3倍，提升到1520～1650nm的120多nm。光纤长度的增加则主要是因为光纤拉制工艺的改善，从原来的500m到后来的1．2km再到最近的1．7km，他们采用了更大的预制棒来拉丝，一致性更好。

进一步地，通过对比有限元仿真与实验测试结果，他们还将空芯光纤的损耗按一定比例分解为光泄露损耗，微弯损耗和表面散射损耗，其中表面散射损耗，是由表面粗糙度引起的不规则散射，这将是空芯光纤损耗的终极制约因素，它潜在的极限可小于0．1dB／km。

现在空芯光纤损耗低到跟普通光纤非常接近了，适合用来做光传输，而且还具有很好的特性，色散低，非线性低，时延低，这在降低DSP功耗，提高功率预算等方面提供比常规光纤更好的性能。短期内来看虽然在长距传输领域不会取代普通光纤，但在一些短距的对延时敏感的应用，如AR／VR应用，远程医疗，自动驾驶，银行金融业务相关数据中心网络等，还是有可能率先用上基于空芯光纤光通信的，但前提是制造工艺成熟，与普通光纤熔接简单且低损耗，价格下降到与普通光纤接近。