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空芯光纤,为什么这么火?

空芯光纤,网上很多文章也称之为“空心光纤”,英文名为 Hollow-core fiber(HCF),是一种新型光纤。我们现在普遍使用的传统光纤,都是玻芯光纤。在光纤里面,有石英玻璃(主要成分是二氧化硅)制作的纤芯。

空芯光纤,顾名思义,就是光纤里面不再有实体纤芯,而是“空”的 —— 只有空气、惰性气体或真空。那么,空芯光纤,相比于传统玻芯光纤,到底有什么优势呢?为什么现在光通信行业,都非常关注和重视空芯光纤呢?研究空芯光纤,并不是因为减少了里面的纤芯能够降低成本,而是因为光信号在空气中传播,比在玻璃纤维中传播更有优势。

在中学物理里面,我们学过一个重要的公式:

v 是光在某种介质中的传播速度。c 是光在真空中的传播速度,也就是众所周知的约 30 万公里 / 秒。n 是这种介质的折射率。光在不同的介质中,传播速度是不一样的。空气的折射率约等于 1。而其它介质的折射率,都大于 1。例如水的折射率是 1.33,水晶是 1.55,钻石是 2.42。玻璃按成分不同,大约是 1.5~1.9。这就意味着,光在传统玻芯光纤中,传播速度要明显小于 c。根据实验数据,如果采用空芯光纤,光信号的传播速度将会比传统玻芯光纤提升 47% 左右。这将大幅降低光纤通信的时延(大约三分之一)。根据相关研究机构的测算,玻芯光纤的时延大约是 5 微秒 / 公里,空芯光纤是 3.46 微秒 / 公里。1000 公里的距离,可以减少 1.54 毫秒的时延。

总而言之,空芯光纤是一个好东西。它拥有很多的优点,应用前景非常广阔。加大对这项技术的关注和投入,是很有必要的。目前,空芯光纤仍然努力降低自身损耗,提升性能指标。

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