編者按

勇?lián)鷱?qiáng)國(guó)使命，鑄造“國(guó)之重器”

勇攀科技高峰，攻堅(jiān)核心技術(shù)

堅(jiān)持“頂天立地”

為國(guó)家區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力支撐

發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展

國(guó)家有需求，廣工有作為

本期是

“攀撐廣工”系列報(bào)道第8期

聚焦廣工學(xué)科“硬實(shí)力”

彰顯學(xué)校發(fā)展“新”活力

想象一下

在距離數(shù)百公里的

海島或荒漠中建立通信

最大的挑戰(zhàn)是什么？

距離問(wèn)題不容忽視

在光纖通信中

信號(hào)在長(zhǎng)途傳輸中會(huì)不斷衰減

為確保通信暢通

往往需要建設(shè)中繼點(diǎn)來(lái)“充能”

尤其在無(wú)人區(qū)等嚴(yán)苛環(huán)境下

會(huì)極大增加成本，甚至降低傳輸可靠性

現(xiàn)在，這個(gè)問(wèn)題有了全新的解決方案

圖 | 沙漠中的通信基站

近日

中國(guó)電信、長(zhǎng)飛、華為、廣工

組成的科研團(tuán)隊(duì)

基于空芯光纖技術(shù)

一舉創(chuàng)下

單波800Gbps、1.2Tbps

實(shí)時(shí)系統(tǒng)超長(zhǎng)單跨無(wú)中繼傳輸

世界新紀(jì)錄

把“高速+長(zhǎng)距”的通信極限

又往前推了一大步

1秒傳完500部高清電影

如果光信號(hào)比作跑長(zhǎng)途的汽車(chē)，光纖比作公路，光信號(hào)跑長(zhǎng)途時(shí)會(huì)自然衰減，為了避免信號(hào)變?nèi)跎踔料?，一般需要用遙泵放大器在中途的 “專用補(bǔ)給段” 給信號(hào) “充電”，或者用拉曼放大器借助傳輸光纖本身，讓泵浦光的能量轉(zhuǎn)給信號(hào)光，讓信號(hào)變強(qiáng)。

過(guò)去要實(shí)現(xiàn)單波800Gbps的長(zhǎng)距傳輸，需要靠?jī)膳_(tái)遙泵放大器才能撐到404km，要想再多撐30km，就得用“遙泵+拉曼放大器”的組合，并借助非實(shí)時(shí)算法離線處理數(shù)據(jù)。

而這次，團(tuán)隊(duì)只用了最常規(guī)的EDFA光放大器（摻鉺光纖放大器，核心是用摻了鉺元素的特殊光纖當(dāng) “能量放大器”）就實(shí)現(xiàn)了下面兩組紀(jì)錄。

01

單波800Gbps實(shí)時(shí)傳輸611.9km，比之前的實(shí)時(shí)紀(jì)錄足足多了174.2km，相當(dāng)于從北京直接傳到青島，中途不用加任何中繼器。

02

創(chuàng)下全球首個(gè)單波1.2Tbps實(shí)時(shí)系統(tǒng)超200km（實(shí)際436.1km）的無(wú)中繼傳輸——要知道1.2Tbps的速率，相當(dāng)于一秒能傳完500部高清電影，現(xiàn)在還能一口氣跑400多公里，這在全球都是頭一次！

更關(guān)鍵的是，空芯光纖之前因“超低時(shí)延”被關(guān)注，這次實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證了它在“超長(zhǎng)距高速傳輸”上的潛力，相當(dāng)于給未來(lái)通信打開(kāi)了另一扇門(mén)。

底氣足！三重硬核支撐

此次突破看似“簡(jiǎn)化配置”，但背后其實(shí)是系統(tǒng)、設(shè)備、光纖的協(xié)同突破，每一步都藏著技術(shù)細(xì)節(jié)。

憑借低損耗、大容量、長(zhǎng)距離等優(yōu)勢(shì)，光纖已經(jīng)成為國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心承載。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等創(chuàng)新應(yīng)用的推動(dòng)下，光纖通信系統(tǒng)擴(kuò)容需求日益迫切。標(biāo)準(zhǔn)單模光纖在非線性、傳輸時(shí)延等方面的性能局限已經(jīng)成為通信系統(tǒng)擴(kuò)容瓶頸?？招竟饫w因特殊的光纖結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光機(jī)制，具有寬帶低損耗、低非線性、低時(shí)延等特性，為未來(lái)超大容量光通信系統(tǒng)提供了顛覆性傳輸介質(zhì)。團(tuán)隊(duì)抓住這個(gè)優(yōu)勢(shì)，讓單波800G、1.2T的入纖功率分別達(dá)到36dBm、34dBm（相當(dāng)于信號(hào)強(qiáng)度拉滿），同時(shí)精準(zhǔn)控制光放大器的噪聲，既保證了“傳得遠(yuǎn)”，又確保了“傳得清”，硬生生用常規(guī)設(shè)備撐起了大跨距傳輸。

圖 | dBm為信號(hào)強(qiáng)度單位，一般而言我們的手機(jī)接收的信號(hào)強(qiáng)度為-40 dbm （信號(hào)超強(qiáng)）和 -85 dbm（信號(hào)較弱）之間

其次，這次用的線路側(cè)設(shè)備，波特率達(dá)到155G波特（目前業(yè)界高端水平），為實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)傳輸，還搭配了低階調(diào)制技術(shù)，單波最高能支持1.2Tbps——就像開(kāi)車(chē)時(shí)根據(jù)路況調(diào)整車(chē)速，既不浪費(fèi)硬件性能，又能減少信號(hào)在長(zhǎng)距傳輸中的損傷，讓設(shè)備的“超長(zhǎng)距能力”完全釋放。

最后，在光纖層面，這次用的是最新研發(fā)的支撐管空芯光纖，它打破了傳統(tǒng)光纖的全反射傳光原理，信號(hào)不再在摻有雜質(zhì)的硅基介質(zhì)中穿梭，而是在氣體中傳輸，打造了“低損耗、低時(shí)延”的傳輸通道。

其中，廣工通感融合光子技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室秦玉文教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了高性能空芯光纖熔接與接續(xù)技術(shù)研究。針對(duì)空芯光纖與實(shí)芯單模光纖熔接過(guò)程中，模場(chǎng)直徑失配與傳輸介質(zhì)折射率差異引起的接續(xù)損耗大，背向反射高的研究挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出了低損耗低背向反射空芯光纖熔接技術(shù)，將空芯光纖的連接損耗降低至0.3 dB，背向反射從-15dB降低至-30dB。針對(duì)低損耗、高效率的空芯光纖與空芯光纖熔接需求，開(kāi)展了空芯光纖熔接參數(shù)優(yōu)化，提出了自動(dòng)熔接新算法，將空芯光纖的熔接時(shí)間降至90s以內(nèi)，單點(diǎn)熔接損耗小于0.05 dB。

降本增效！新突破解決“真問(wèn)題”

在電力、石油等行業(yè)，這些行業(yè)的通信網(wǎng)絡(luò)往往覆蓋偏遠(yuǎn)山區(qū)、油田，鋪設(shè)中繼設(shè)備成本高、維護(hù)難。有了超長(zhǎng)無(wú)中繼傳輸，不用再頻繁建中繼站，既能降低成本，又能提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

在近海島嶼、無(wú)人區(qū)，要接入主干通信網(wǎng)，“長(zhǎng)距無(wú)中繼”是關(guān)鍵。有了這項(xiàng)技術(shù)，這些區(qū)域的信息化建設(shè)能更快推進(jìn)，不管是日常通信還是應(yīng)急保障，都更有底氣。

隨著我國(guó)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)，對(duì)“高可靠、低成本、易運(yùn)維”的通信需求會(huì)越來(lái)越高。這次驗(yàn)證的“極簡(jiǎn)架構(gòu)”，正好能滿足這些需求——既少了復(fù)雜設(shè)備，設(shè)備與安裝成本、運(yùn)維難度也都跟著降低了。

創(chuàng)新之火永不熄

報(bào)國(guó)之路永向前

致敬每一位攀登科技高峰的奮斗者

以赤子之心書(shū)寫(xiě)時(shí)代答卷

敢闖敢創(chuàng)，未來(lái)已來(lái)！

敬請(qǐng)期待下期

“攀撐廣工”！

素材|中國(guó)電信 廣工通感融合光子技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

責(zé)編|王宇涵

初審|李成瑤

復(fù)審| 杜清

終審|張育廣