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作者：王雅麗 編譯
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光纖給你的印象是什么？筆直？纖細？脆弱？嬌嫩？一項可使光纖彎曲程度超過現(xiàn)有指標百倍的突破性技術nanoStructures將打破你對光纖的傳統(tǒng)看法。
進入光傳播時代以來，在盡享數(shù)字信號帶來高數(shù)據(jù)處理能力的同時，我們不得不忍受光纖這種嬌貴的傳輸介質。因為施工人員必須將光纖鋪得平直舒坦，它才老老實實地為人們傳輸清晰的信號，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《時代》周刊將“計算機類最佳發(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,并基于這個技術發(fā)明了一種能讓信號在角落處轉彎、百折不撓的“變形光纖”，為突破光傳播介質的瓶頸做出了貢獻（見圖1）。
“對于電信應用來說，這是一項左右大勢的技術。我們對光纖中光的傳播方式作出了一些重要調整，開發(fā)出來的光纖，其柔韌度不遜于銅纜，但又具備光纖在帶寬上的全部優(yōu)點�！笨祵幑究偛眉媸紫\營官Peter F. Volanakis在一份聲明中表示。
在開發(fā)nanoStructures的過程中，該公司與美國Verizon通信公司展開了合作，后者已確定將在其光纖到戶（FTTH）網(wǎng)絡中使用此項技術。由于安裝簡便，美國已有2500多萬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的有力競爭者。
光纖彎曲損耗
傳統(tǒng)光纖為何不能任意彎曲？這涉及一個光纖彎曲損耗的概念。光纖通信在傳輸過程中都會產生一定的損耗。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題成為各大通信公司共同關心的問題。
所謂光纖損耗，是指光信號在傳輸過程中，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構不完善引起的損耗；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，但當光纖彎曲到一定程度時，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包層成為輻射模向外泄漏損失掉，產生彎曲損耗。當光在彎曲部分中傳輸時，越靠近光纖外側，傳輸速度就越大。當傳輸?shù)侥骋晃恢脮r，其速度就會超過光速，傳導模變成輻射模產生損耗。當彎曲半徑大于5～10cm時，由彎曲造成的損耗可以忽略。
Verizon曾經的光纖噩夢
Verizon通信公司是美國電信運營商之一，主要業(yè)務是給用戶提供系列有線服務。和其他大型電信運營商一樣，Verizon對光纖情有獨鐘。
Verizon通信公司發(fā)現(xiàn)光纖不僅比普通的銅纜輕巧，而且結實耐用。光纖不需要大量裝置來保證信號就可以進行長途通話，更重要的是光纖能夠達到每秒25萬億位數(shù)據(jù)的傳輸速度，相當于4000萬部電話同時通話，或是高清電視的450個頻道同時運行。正是因為如此高的傳輸速度，Verizon才不惜花費230億美元配置了12.9萬公里長的光纖，直接連到180萬用戶家中，提供真正高速的因特網(wǎng)和電視服務。
后來Verizon在為客戶安裝光纖時，發(fā)現(xiàn)了光纖的一個重大弊端：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)就不會出現(xiàn)問題；如果彎一點，數(shù)據(jù)就開始溢出；如果把光纖緊緊纏繞成一個圈，就會徹底失去信號；如果沿著書架稍微彎曲一下，傳輸就失敗了。
不能彎曲的光纖使Verizon的光纖安裝成為一場噩夢。在管道、通風道和轉角較多的公寓房里，問題尤其突出。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個直角轉彎。他們曾試想在墻上打洞，讓光纖從一間房通到另一間房，但這樣做既費時費力，又破壞了房子的外觀與結構，客戶們非常不滿意。于是Verizon與康寧公司進行了密切的合作來解決在高層建筑和公寓大樓內進行光纖安裝的難題。
解決光纖到戶難題
當?shù)弥猇erizon通信公司在光纖上遇到難題時，康寧公司的高管們迅速進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)是運氣和決心的結合，康寧的化學家Dana Bookbinder、化學工程師Pushkar Tandon和光學家Ming-Jun Li發(fā)現(xiàn)了讓光在轉彎時仍繼續(xù)前行的方法，將納米結構的精微護欄注入圍繞光纖狹窄的核心的覆層，從而防止光信號的泄漏，就算把光纖繞在鉛筆上也不會出現(xiàn)問題（見圖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負責光纖到戶網(wǎng)絡服務的擴展高管Paul Lacouture表示，當他得知光纖打了個結還能繼續(xù)傳輸信號時，覺得十分不可思議。目前Verizon正加緊與康寧公司的合作，準備將新一代的納米結構光纖產品應用于他們的光纖服務中去，使用這一全新的光纖解決方案進行多住戶單元安裝的問題以滿足客戶的要求。
2007年9月30日～10月3日，在美國佛羅里達州奧蘭多舉行的光纖大會上，康寧公司推出了ClearCurv光纖彎曲解決方案�；诳祵幐锩缘膎anoStructures光纖設計的ClearCurve解決方案，可彎曲光纖的強度不遜于銅纜，但又具備光纖在帶寬上的全部優(yōu)點。采用了康寧全新的nanoStructures設計后，光纖在被彎曲時能夠保持其信號強度，性能超過標準單模光纖百倍，同時解決了長期困擾著電信運營商在高層建筑和公寓大樓內進行光纖到戶（FTTH）網(wǎng)絡安裝的難題。
由于采用先進的彎曲光纖技術，這兩種光纜在彎曲半徑小到5mm時都不會出現(xiàn)太大損耗。康寧公司在大會上通過對一幢兩層樓的公寓單元進行模擬安裝來展示ClearCurve的卓越性能。電信運營商可以直觀地了解ClearCurve是如何輕而易舉地將光纖安裝到復雜環(huán)境中去，而且還能提供真正的FTTH近乎無限的帶寬性能。
新技術產品化
早在1970年，康寧就率先推出了低耗損光纖。當時的這種低耗損光纖主要依靠光芯傳輸光信號。但是，光纖在彎曲度很大的情況下會出現(xiàn)光信號的泄漏，造成信號的損失或光學強度的減弱，當光纖彎曲程度過大時甚至會損失所有信號。
2007年9月，康寧公司正式面向電信市場推出了兩種基于nanoStructures 技術的新型下線光纜—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，主要用于光纖保護缺乏的地方。同時，該光纜具有自動保護機制防止光纜彎曲半徑小于5mm。
圖1 光纖可以當跳繩？
圖2 可彎曲光纖結構圖
圖3 可彎曲光纖與普通光纖的彎曲對比
