古時候，邊疆戰(zhàn)士發(fā)現(xiàn)了敵人的蹤跡，會點燃烽火臺上的狼煙，將敵訊傳遞給后方，這是古老的光通信。今天，工程師們用石英做成的光纖來傳輸光信號，將海量的信息在全球各地快速流轉(zhuǎn)。光纖是簡單的，它晶瑩剔透，由泥土中就有的二氧化硅和其他幾種材料混合而成。光纖也是復(fù)雜的，雖然其由簡單的材料組成，但通過不同的“配方”和不同的結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)多種不同的傳輸性能。
隨著全球的信息化，光纖已從光纖通信的基石升級為信息技術(shù)的基礎(chǔ)媒介。在互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的驅(qū)動下，世界各國相繼提出了全光網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，讓信息的采集、傳遞和處理均通過光的形式來處理，大幅提升信息傳輸容量和傳輸速率。涵蓋太空、地面、海洋等各種場景的應(yīng)用，要求光纖光纜向微結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展。微結(jié)構(gòu)光纖技術(shù)涉及范圍具有多學(xué)科性，其基本理論問題（如光子局域化理論和光子能帶理論等）仍處于探索之中，結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏先例可循，現(xiàn)有工藝難以適用。
烽火在國家“973”、“863”和國家重點自然基金等項目支持下，系統(tǒng)研究光纖的科學(xué)原理、工藝和裝備，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、研制工藝和產(chǎn)品開發(fā)等諸多領(lǐng)域取得了開拓性的技術(shù)創(chuàng)新成果，成功研制出高穩(wěn)定性微結(jié)構(gòu)光纖光纜關(guān)鍵技術(shù)，使我國在該領(lǐng)域的創(chuàng)新能力躋身于世界領(lǐng)先行列。憑借該成就，烽火榮獲2019年度中國通信學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎。
頒獎現(xiàn)場
榮譽(yù)證書
針對結(jié)構(gòu)與功能的定向設(shè)計科學(xué)難題，烽火建立了微結(jié)構(gòu)光纖的動力學(xué)形成模型，并開發(fā)出微結(jié)構(gòu)光纖制備中的動力學(xué)機(jī)制與精確控制方法。烽火提出了“三段式無縫連接的窄溫場”控制、機(jī)械化點陣排列等創(chuàng)新技術(shù)，建立了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光子晶體光纖精確制備工藝體系，形成了具有功能收斂特性的可形成結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定參數(shù)設(shè)計的微結(jié)構(gòu)光纖研制平臺，實現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)光纖微孔毫米級到微米級的精確穩(wěn)定制備。烽火解決了“多根”石英毛細(xì)管“集成體復(fù)合材料”的高溫熔體難以控制等工藝難題，保證了微結(jié)構(gòu)光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性，提升了其性能的可靠性。
圖一：保偏光子晶體光纖
圖二：中空帶隙光子晶體光纖
圖三：雙包層摻鐿光子晶體光纖
以此為基礎(chǔ)，烽火研制出中國第一根中空帶隙光子晶體光纖，逼近微孔占空比的理論優(yōu)化極限開發(fā)出近期世界最細(xì)的高性能保偏光子晶體光纖，將已有保偏光子晶體光纖從國際通行的250微米降低為135微米。作為航空航天等領(lǐng)域的精準(zhǔn)導(dǎo)航用核心部件，烽火的細(xì)徑高性能保偏光子晶體光纖在天舟一號貨運(yùn)飛船上等工程中成功應(yīng)用。
圖一：高非線性光子晶體光纖
圖二：多芯少模光纖
圖三：OAM微結(jié)構(gòu)光纖
烽火在國內(nèi)首次拉制出零色散點在1060nm的光子晶體光纖、創(chuàng)新研制出高性能的支持96個OAM模態(tài)傳輸?shù)腛AM微結(jié)構(gòu)光纖和低損耗的少模多芯光纖。利用少模多芯光纖，實現(xiàn)了1.06Pbit/s超大容量波分復(fù)用及空分復(fù)用的光傳輸系統(tǒng)實驗，實現(xiàn)了傳輸容量從Tbit/s向Pbit/s的跨越，傳輸130TB（1TB=1000GB）數(shù)據(jù)僅需1秒，該數(shù)據(jù)容量相當(dāng)于4000多萬首歌曲，或300億人同時雙向通話。烽火將繼續(xù)創(chuàng)新，與國內(nèi)同行一起，實現(xiàn)諸多新型光纖的創(chuàng)新研制和產(chǎn)業(yè)化，為我國信息技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
