閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
光纖光纜

從結(jié)構(gòu)上降低塑料光纖損耗

星之球激光 來源:佳工機(jī)電網(wǎng)2014-07-14 我要評(píng)論(0 )   

1966年7月,英國電機(jī)工程師學(xué)會(huì)的學(xué)報(bào)登載人稱光纖之父的高錕博士一篇題為光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)的論文。文章提出光纖提出當(dāng)玻璃纖維損耗率下降到20dB/Km時(shí),玻璃纖...

 1966年7月,英國電機(jī)工程師學(xué)會(huì)的學(xué)報(bào)登載人稱“光纖之父”的高錕博士一篇題為“光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)”的論文。文章提出光纖提出當(dāng)玻璃纖維損耗率下降到20dB/Km時(shí),玻璃纖維即可用于通信。當(dāng)時(shí)玻璃纖維每公里的損耗在數(shù)千甚至上萬分貝(dB),如何將損耗將至20分貝以下成為當(dāng)時(shí)科學(xué)界最熱門的研究點(diǎn)。

從材料入手

1971年,美國康寧公司成功研制出一根幾米長的光纖。雖然僅僅存世幾分鐘,但它的損耗低于20分貝,已經(jīng)敲開了光纖通信的大門。到1976年,光纖每公里損耗已降至1分貝。時(shí)至今日,全球最低損耗的光纖是康寧推出的SMF-ULL系列光纖,其損耗低至0.17dB/Km。

 

“回憶這么多年光纖的研究歷程,可以得出這樣一個(gè)共通路徑:從材料上下功夫。”國內(nèi)著名的集成光學(xué)和聚合物光子學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)者于榮金如是總結(jié)。無論是提高原材料的純度(99.9999%的純度),還是不斷改進(jìn)摻雜(在光纖中摻入稀土材料)工藝,都屬于從材料上來改進(jìn)石英光纖的損耗。但于榮金指出:“這種方法下光纖損耗的理論極限值為0.168dB/Km,現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到極限,很難更進(jìn)一步了。”

然而,石英光纖的經(jīng)驗(yàn)卻很難被塑料光纖借鑒。其實(shí)塑料光纖的誕生比石英光纖還要早兩年,早在1966年,美國杜邦公司生產(chǎn)了全球首根塑料光纖,損耗接近每公里1000dB,隨后杜邦將專利出售給日本公司,幾十年來人們也一直致力于降低其損耗,但收獲不大,普通塑料光纖每公里的損耗在150~200dB。當(dāng)然,也可以通過如氘、氟等特殊材料降低塑料光纖的損耗,但其成本極高,1米超過1000元人民幣,是普通塑料光纖的上千倍。

 

因結(jié)構(gòu)而變

 “如何降低塑料光纖的損耗,這是一個(gè)很有研究?jī)r(jià)值的課題。”于榮金在1997年左右明確選擇了這一課題,“雖然這是一個(gè)冷門,而且難度極高,但我就喜歡做這種難題。”這位頂級(jí)學(xué)者有著科學(xué)家慣有的“倔強(qiáng)怪癖”。

最初的幾年,在考證了大量的科學(xué)素材之后,于榮金總結(jié)出一個(gè)最根本的原因:所有的塑料光纖都是實(shí)心的,但要做到成本低、損耗低的塑料光纖,實(shí)心光纖肯定做不了。

于是,于榮金開辟了一條新的技術(shù)路線:采用空心蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的布拉格反射光纖。如果將該光纖的橫切面放大足夠倍數(shù),可以看到塑料光纖呈現(xiàn)清晰的蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的提出也源于一次運(yùn)動(dòng)時(shí)的靈光一現(xiàn):熱愛運(yùn)動(dòng)的于榮金在校園樹林中看到蜘蛛網(wǎng)重重疊疊地懸掛于晨光中,如同抓住重重思緒中的一絲光明。隨后,于榮金對(duì)這種構(gòu)想進(jìn)行了無數(shù)次的論證。2006年,于榮金攻克了塑料光纖損耗大的難題,其科研成果《降低塑料光纖損耗的一種新方法》早已被荷蘭雜志OPTICS COMMUNICATIONS采用。“通過該方法,塑料光纖的理論損耗值可以降低一萬倍,現(xiàn)在普通塑料光纖的口號(hào)是百米百兆,我的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)幾公里甚至幾十公里通信傳輸G比特信號(hào)。”于榮金表示。

2012年,中國光纖之父趙梓森院士等5人組成專家組對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行成果鑒定,其中三位專家給出鑒定結(jié)果為世界領(lǐng)先,兩位專家鑒定為世界先進(jìn)。而這兩位專家認(rèn)為,之所以不能評(píng)為“領(lǐng)先”只是因?yàn)樵摲椒ㄉ袥]有形成產(chǎn)業(yè)化。“產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了,我剛發(fā)表的一篇文章《新一代塑料光纖及其功能開發(fā)》中詳述了其產(chǎn)業(yè)化,而且目前金三角的生產(chǎn)車間已經(jīng)搭建完成,今年年底就可以量產(chǎn)。”于榮金表示,“這項(xiàng)成果不僅僅會(huì)震動(dòng)國內(nèi),同樣會(huì)震動(dòng)世界。我們將為此申請(qǐng)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。”這位倔強(qiáng)的學(xué)者同樣有著科學(xué)家慣有的自信。

于榮金強(qiáng)調(diào):“這項(xiàng)技術(shù)不僅僅適用于塑料光纖,石英光纖同樣可以采用這種蛛網(wǎng)空心結(jié)構(gòu)。”目前石英光纖可傳輸?shù)牟l段有限,但采用蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)之后幾乎可以傳輸所有頻段的光波。這將極大地提升現(xiàn)有光通信系統(tǒng)的容量。滿足現(xiàn)在飛速增長的網(wǎng)絡(luò)流量需求。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

暫無關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會(huì)依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點(diǎn)評(píng)
0相關(guān)評(píng)論
精彩導(dǎo)讀