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英国“空芯光纤批量生产工艺”研究者获百万英镑资助，有望加速空芯光纤产业化进程

发布日期：2024-01-08 来源：光电产业网作者：苏州市光电产业商会阅读：491 次

空芯光纤（HCF, Hollow-core fiber)以空气为传输介质，替代传统以“玻璃实芯”作为传输媒介的光纤。空芯光纤其独特的中心气体或真空结构，展现出比传统光纤更快的光速和更低的对环境变化的敏感性等优越特性。据研究表明，通过空芯光纤传输的数据速度提高了50%，这一创新技术已经吸引了包括英国电信在内的多家公司进行试用。然而，目前空芯光纤的制造仍采用手工工艺，需要人工堆叠光纤系统，这成为阻碍其大规模生产的瓶颈。

（图片来源：Heriot-Watt University）

近日，英国赫瑞瓦特大学（Heriot-Watt University）的研究助理Calum Ross博士获得了近100万英镑的奖金支持。Calum Ross博士获得的研究资金将用于开发一种基于激光的自动化工艺，能够大规模生产纤维，也可以产生任何内部结构。使得空芯光纤的大规模生产成为可能。这一创新将为未来光纤通信、传感器和光学器件等领域带来革命性的影响。

这种“自由形状”的空芯光纤，能够提供比传统光纤高得多的数据传输速度，在电信、医疗保健和制造业等行业有广泛的应用。Calum Ross强调：“对于人工智能和增强现实的下一代技术，我们需要超快的数据传输速度来实时交付应用程序。”为了满足这一需求，需要几十公里长的低成本光纤，而目前空芯光纤的制造方法还无法实现这一目标。他深信，正在研发的系统将颠覆传统的光纤制造方法，而空芯光纤最终将彻底取代全球范围内使用的传统实芯光纤。

这笔近100万英镑的奖金来自英国研究与创新（UKRI）的未来领袖奖学金计划，该计划旨在表彰和激励优秀的研究人员。作为英国投资科学和研究的国家资助机构，UKRI一直致力于支持创新和卓越的研究工作。

有了英国研究所的资助，Calum Ross将招募一名博士后研究员和一组博士生组成团队共同研究。在为期四年的项目中，该团队将专注于开发创新的制造工艺，并建立自由形状光纤领域的领先研究小组。值得一提的是，未来领袖奖学金计划还提供了额外的三年延长选项，为项目的深入研究和长期发展提供了有力支持。

该项目的行业合作伙伴包括英国最大的电信运营商英国电信集团公司（BT）和激光技术公司Chromacity。值得一提的是，Chromacity于2013年从赫瑞瓦特大学分拆出来，如今已成为该领域的技术领导者。

这一合作不仅展示了产学研结合的强大潜力，也预示着激光技术在光纤制造领域的广泛应用前景，国内同行可以深入关注一下。

小贴士

1.空芯光纤的优势

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。
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。
业界各设备厂家包括中兴通讯基于这一特性已展开相关光系统研究，如128QAM高阶调制及高功率放大器技术等，预期至少可提升系统容量及传输距离2倍以上。
潜在的超低损耗：目前空芯光纤可实现损耗为0.174dB/km，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。
超宽工作频段：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。

2.赫瑞瓦特大学

赫瑞瓦特大学（英文名：Heriot-Watt University），又译为赫里奥特瓦特大学（音译）。赫里奥特-瓦特大学的得名是为纪念在金融和技术方面做出巨大贡献的两位苏格兰先锋，即英国皇家金融家乔治.赫瑞与蒸汽动力研究的先驱詹姆斯.瓦特。创办于1821年，是英国第八古老的高等学府，全球第一家机械工程学院，是一所具有200多年历史的研究型大学。大学的主校区坐落于英国苏格兰首府爱丁堡，另外两个校区坐落在苏格兰边境的加拉希尔斯和奥克尼。大学分别在迪拜和马来西亚还有两个国际校区。

该校培养了大批来自科技界、文艺界、政商界等不同领域的人才，包括著名化学家罗宾·霍奇斯特赛尔、舒马赫工程师Jock Clear、苏格兰小说家 Dame Spark、苏格兰首席部长Henry McLeish、伦敦市长 Mark MacGregor、英国工党政治家 Michael Goodall Watson、石油天然气服务公司首席执行官 Robert Keiller、北美第三大金矿公司创始人Robert M Bucha和中国工程院院士李德毅等。

赫瑞-瓦特大学在2021年《完全大学指南》中的排名为全英第29名，在2024QS世界大学排名位居全球第235位，在2022完全大学指南位居英国第23位，苏格兰第4位，2022QS世界大学排名第270位，在2020Times英国大学排名第33位。建筑专业排名全英第1，城乡规划、机械工程、会计与金融、数学化学、化学工程、电气与电子工程等学科均位列全英前15名。赫瑞-瓦特大学因世界水平的教学实力和研究而享有盛誉，是一所古老而又充满活力的学校。

资料来源：维科网光通信、百度百科