通信網(wǎng)banner.jpg)
作者：王雅麗 編譯
--------------------------------------------------------------------------------
光纖給你的印象是什么？筆直？纖細(xì)？脆弱？嬌嫩？一項(xiàng)可使光纖彎曲程度超過(guò)現(xiàn)有指標(biāo)百倍的突破性技術(shù)nanoStructures將打破你對(duì)光纖的傳統(tǒng)看法。
進(jìn)入光傳播時(shí)代以來(lái)，在盡享數(shù)字信號(hào)帶來(lái)高數(shù)據(jù)處理能力的同時(shí)，我們不得不忍受光纖這種嬌貴的傳輸介質(zhì)。因?yàn)槭┕と藛T必須將光纖鋪得平直舒坦，它才老老實(shí)實(shí)地為人們傳輸清晰的信號(hào)，所以造成了在建筑物里鋪光纖難度大、成本高的難題。而今年11月的《時(shí)代》周刊將“計(jì)算機(jī)類最佳發(fā)明”頭銜授予了康寧（Corning）公司，理由正是該公司研發(fā)了名為nanoStructures的技術(shù),并基于這個(gè)技術(shù)發(fā)明了一種能讓信號(hào)在角落處轉(zhuǎn)彎、百折不撓的“變形光纖”，為突破光傳播介質(zhì)的瓶頸做出了貢獻(xiàn)（見(jiàn)圖1）。
“對(duì)于電信應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)左右大勢(shì)的技術(shù)。我們對(duì)光纖中光的傳播方式作出了一些重要調(diào)整，開(kāi)發(fā)出來(lái)的光纖，其柔韌度不遜于銅纜，但又具備光纖在帶寬上的全部?jī)?yōu)點(diǎn)�！笨祵幑究偛眉媸紫\(yùn)營(yíng)官Peter F. Volanakis在一份聲明中表示。
在開(kāi)發(fā)nanoStructures的過(guò)程中，該公司與美國(guó)Verizon通信公司展開(kāi)了合作，后者已確定將在其光纖到戶（FTTH）網(wǎng)絡(luò)中使用此項(xiàng)技術(shù)。由于安裝簡(jiǎn)便，美國(guó)已有2500多萬(wàn)戶家庭安裝了這種可彎曲的光纖，nanoStructures將成為主流家用光纖技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。
光纖彎曲損耗
傳統(tǒng)光纖為何不能任意彎曲？這涉及一個(gè)光纖彎曲損耗的概念。光纖通信在傳輸過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。而光纖在微小彎曲、擠壓、拉伸受力情況下，光纖纖芯中的傳輸模式更將發(fā)生變化、引起損耗。于是，如何解決光纖的損耗問(wèn)題成為各大通信公司共同關(guān)心的問(wèn)題。
所謂光纖損耗，是指光信號(hào)在傳輸過(guò)程中，在每單位距離的光纖上衰減的程度。光纖損耗的高低直接影響傳輸距離或中繼站間隔距離的遠(yuǎn)近。光纖的損耗主要可分為固有損耗和附加損耗。固有損耗主要包括散射損耗、吸收損耗和因光纖結(jié)構(gòu)不完善引起的損耗；而附加損耗則包括微彎損耗、彎曲損耗和接續(xù)損耗。
光纖具有一定的易彎曲性。盡管可以彎曲，但當(dāng)光纖彎曲到一定程度時(shí)，將引起光的傳播途徑的改變—一部分光能滲透到包層中或穿過(guò)包層成為輻射模向外泄漏損失掉，產(chǎn)生彎曲損耗。當(dāng)光在彎曲部分中傳輸時(shí)，越靠近光纖外側(cè)，傳輸速度就越大。當(dāng)傳輸?shù)侥骋晃恢脮r(shí)，其速度就會(huì)超過(guò)光速，傳導(dǎo)模變成輻射模產(chǎn)生損耗。當(dāng)彎曲半徑大于5～10cm時(shí)，由彎曲造成的損耗可以忽略。
Verizon曾經(jīng)的光纖噩夢(mèng)
Verizon通信公司是美國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商之一，主要業(yè)務(wù)是給用戶提供系列有線服務(wù)。和其他大型電信運(yùn)營(yíng)商一樣，Verizon對(duì)光纖情有獨(dú)鐘。
Verizon通信公司發(fā)現(xiàn)光纖不僅比普通的銅纜輕巧，而且結(jié)實(shí)耐用。光纖不需要大量裝置來(lái)保證信號(hào)就可以進(jìn)行長(zhǎng)途通話，更重要的是光纖能夠達(dá)到每秒25萬(wàn)億位數(shù)據(jù)的傳輸速度，相當(dāng)于4000萬(wàn)部電話同時(shí)通話，或是高清電視的450個(gè)頻道同時(shí)運(yùn)行。正是因?yàn)槿绱烁叩膫鬏斔俣�，Verizon才不惜花費(fèi)230億美元配置了12.9萬(wàn)公里長(zhǎng)的光纖，直接連到180萬(wàn)用戶家中，提供真正高速的因特網(wǎng)和電視服務(wù)。
后來(lái)Verizon在為客戶安裝光纖時(shí)，發(fā)現(xiàn)了光纖的一個(gè)重大弊端：光纖不能像銅纜那樣隨意彎曲。光纖中數(shù)據(jù)是沿直線傳播的，光纖保持不彎曲，數(shù)據(jù)就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題；如果彎一點(diǎn)，數(shù)據(jù)就開(kāi)始溢出；如果把光纖緊緊纏繞成一個(gè)圈，就會(huì)徹底失去信號(hào)；如果沿著書(shū)架稍微彎曲一下，傳輸就失敗了。
不能彎曲的光纖使Verizon的光纖安裝成為一場(chǎng)噩夢(mèng)。在管道、通風(fēng)道和轉(zhuǎn)角較多的公寓房里，問(wèn)題尤其突出。為把光纖接入一戶地下室住宅，Verizon的安裝人員竟然遇到了12個(gè)直角轉(zhuǎn)彎。他們?cè)囅朐趬ι洗蚨矗尮饫w從一間房通到另一間房，但這樣做既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又破壞了房子的外觀與結(jié)構(gòu)，客戶們非常不滿意。于是Verizon與康寧公司進(jìn)行了密切的合作來(lái)解決在高層建筑和公寓大樓內(nèi)進(jìn)行光纖安裝的難題。
解決光纖到戶難題
當(dāng)?shù)弥猇erizon通信公司在光纖上遇到難題時(shí)，康寧公司的高管們迅速進(jìn)入了可彎曲光纖的研發(fā)狀態(tài)。像康寧公司的很多發(fā)明一樣，可彎曲光纖的發(fā)現(xiàn)是運(yùn)氣和決心的結(jié)合，康寧的化學(xué)家Dana Bookbinder、化學(xué)工程師Pushkar Tandon和光學(xué)家Ming-Jun Li發(fā)現(xiàn)了讓光在轉(zhuǎn)彎時(shí)仍繼續(xù)前行的方法，將納米結(jié)構(gòu)的精微護(hù)欄注入圍繞光纖狹窄的核心的覆層，從而防止光信號(hào)的泄漏，就算把光纖繞在鉛筆上也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題（見(jiàn)圖2和圖3）。
康寧公司將早期的發(fā)現(xiàn)告知了Verizon通信公司，后者欣喜不已。Verizon負(fù)責(zé)光纖到戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的擴(kuò)展高管Paul Lacouture表示，當(dāng)他得知光纖打了個(gè)結(jié)還能繼續(xù)傳輸信號(hào)時(shí)，覺(jué)得十分不可思議。目前Verizon正加緊與康寧公司的合作，準(zhǔn)備將新一代的納米結(jié)構(gòu)光纖產(chǎn)品應(yīng)用于他們的光纖服務(wù)中去，使用這一全新的光纖解決方案進(jìn)行多住戶單元安裝的問(wèn)題以滿足客戶的要求。
2007年9月30日～10月3日，在美國(guó)佛羅里達(dá)州奧蘭多舉行的光纖大會(huì)上，康寧公司推出了ClearCurv光纖彎曲解決方案�；诳祵幐锩缘膎anoStructures光纖設(shè)計(jì)的ClearCurve解決方案，可彎曲光纖的強(qiáng)度不遜于銅纜，但又具備光纖在帶寬上的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。采用了康寧全新的nanoStructures設(shè)計(jì)后，光纖在被彎曲時(shí)能夠保持其信號(hào)強(qiáng)度，性能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖百倍，同時(shí)解決了長(zhǎng)期困擾著電信運(yùn)營(yíng)商在高層建筑和公寓大樓內(nèi)進(jìn)行光纖到戶（FTTH）網(wǎng)絡(luò)安裝的難題。
由于采用先進(jìn)的彎曲光纖技術(shù)，這兩種光纜在彎曲半徑小到5mm時(shí)都不會(huì)出現(xiàn)太大損耗�？祵幑驹诖髸�(huì)上通過(guò)對(duì)一幢兩層樓的公寓單元進(jìn)行模擬安裝來(lái)展示ClearCurve的卓越性能。電信運(yùn)營(yíng)商可以直觀地了解ClearCurve是如何輕而易舉地將光纖安裝到復(fù)雜環(huán)境中去，而且還能提供真正的FTTH近乎無(wú)限的帶寬性能。
新技術(shù)產(chǎn)品化
早在1970年，康寧就率先推出了低耗損光纖。當(dāng)時(shí)的這種低耗損光纖主要依靠光芯傳輸光信號(hào)。但是，光纖在彎曲度很大的情況下會(huì)出現(xiàn)光信號(hào)的泄漏，造成信號(hào)的損失或光學(xué)強(qiáng)度的減弱，當(dāng)光纖彎曲程度過(guò)大時(shí)甚至?xí)䲟p失所有信號(hào)。
2007年9月，康寧公司正式面向電信市場(chǎng)推出了兩種基于nanoStructures 技術(shù)的新型下線光纜—ClearCurve Rugged下線光纜和ClearCurve 緊湊型下線光纜。其中，ClearCurve Rugged下線光纜的直徑為4.8mm，主要用于光纖保護(hù)缺乏的地方。同時(shí)，該光纜具有自動(dòng)保護(hù)機(jī)制防止光纜彎曲半徑小于5mm。
圖1 光纖可以當(dāng)跳繩？
圖2 可彎曲光纖結(jié)構(gòu)圖
圖3 可彎曲光纖與普通光纖的彎曲對(duì)比
