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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)新能力躋身于前列。憑借該成就，烽火榮獲2019年度中國通信學會技術(shù)發(fā)明一等獎。
頒獎現(xiàn)場
榮譽證書
針對結(jié)構(gòu)與功能的定向設(shè)計科學難題，烽火建立了微結(jié)構(gòu)光纖的動力學形成模型，并開發(fā)出微結(jié)構(gòu)光纖制備中的動力學機制與精確控制方法。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)，烽火研制出國內(nèi)首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)域的精準導航用核心部件，烽火的細徑高性能保偏光子晶體光纖在天舟一號貨運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)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。