CTP10：空芯光纖發展征程中的“神兵利器”

  在當今科技飛速發展的時代，光纖通信技術作為信息傳輸的基石，正不斷推動著社會的數字化轉型。而在眾多光纖類型中，空芯光纖憑借其獨特的優勢，正逐漸嶄露頭角，成為光纖領域的研究熱點。

  空芯光纖之所以備受矚目，源于其一系列令人矚目的特性。低時延特性，讓數據在光纖中的傳輸速度大幅提升，這對于那些對實時性要求極高的應用場景，如金融交易、遠程醫療手術等，具有至關重要的意義。想象一下，在金融市場中，微秒級的時延差異都可能導致巨大的利益得失，空芯光纖的低時延特性能夠確保交易指令以最快的速度傳輸，為投資者爭取到寶貴的先機。

  低非線性特性則使得信號在傳輸過程中能夠保持較好的完整性，減少了信號失真和誤碼率，提高了通信質量。寬波段特性為多波長信號的傳輸提供了廣闊的空間，使得空芯光纖能夠承載更多的信息，大大提升了光纖的傳輸容量。低色散特性則保證了不同波長的信號在傳輸過程中能夠保持同步，避免了信號的展寬和重疊，進一步提高了通信的可靠性。

  隨著光纖技術的持續進步，空芯光纖的性能也在不斷提升。目前，空芯光纖的平均損耗已經低于標準G.652.D光纖，這一里程碑式的突破標志著空芯光纖已經從實驗室研究階段邁向了實用化階段。據權威預測，空芯光纖有望最早在數據中心互聯領域得到廣泛應用。在數據中心互聯中，對數據傳輸速度和容量的要求極高，空芯光纖的低時延、寬波段等優勢能夠很好地滿足這些需求，為數據中心之間的高速、穩定數據傳輸提供有力保障。

   挑  戰

  然而，空芯光纖在實際部署過程中并非一帆風順，它面臨著諸多挑戰。其中，水汽的侵襲是一個不可忽視的問題。在實際環境中，空芯光纖不可避免地會受到水汽的影響，從而導致水峰吸收和二氧化碳（CO?）吸收等問題。這些吸收峰的波長與某些密集波分復用（DWDM）通道重疊，而且某些DWDM通道的吸收強度比其他通道更強。這就好比在一條高速公路上，某些車道突然出現了障礙物，導致車輛通行受阻，嚴重影響了波分系統的性能。

  據相關報道，由CO?吸收形成的濾波效應在某些通道中的OSNR（光信噪比）代價超過了5dB。這意味著在這些通道中，信號的質量受到了極大的影響，可能導致數據傳輸錯誤率增加，通信質量下降。因此，如何降低空芯光纖中水汽吸收峰帶來的影響，成為了未來空芯光纖部署中需要優先解決的關鍵問題。

   解 決 方 案

CTP10 - 全波段掃頻測試系統

  在解決這一問題的過程中，先進的測試技術顯得尤為重要。與傳統的光譜儀譜損測試方法相比，EXFO CTP10 波長掃描系統展現出了卓越的性能。它采用了窄線寬、波長連續的掃描光源，這種獨特的光源設計使得它具備了高入纖功率、高波長分辨率和大動態范圍等顯著優勢。高入纖功率能夠確保測試信號在光纖中具有足夠的強度，從而更準確地測量光纖的各項性能指標。高波長分辨率則像是一把精準的尺子，能夠精確地測量出光纖在不同波長下的損耗情況。大動態范圍則使得CTP10能夠適應不同類型、不同長度的空芯光纖測試，無論是短距離的實驗光纖還是長距離的實用光纖，都能進行準確的測試。

  通過CTP10系統，我們能夠有效地表征空芯光纖的插入損耗（IL）、偏振依賴損耗（PDL）和光反射損耗（ORL）。插入損耗是指光信號在通過光纖時功率的減少量，它直接影響到信號的傳輸距離和質量。偏振依賴損耗則反映了光纖對不同偏振態光信號的損耗差異，在高階調制系統中，這種差異可能會導致信號的失真和誤碼。光反射損耗則與光纖端面的反射情況有關，過大的反射損耗會影響系統的穩定性和性能。

  如圖1所示，在更高的波長分辨率下，利用CTP10強大的測試能力，我們能夠清晰地觀察到所有氣體吸收譜線。通過對比0.02pm波長分辨率和0.1nm波長分辨率下的空芯光纖譜損測試結果，我們可以發現，在0.02pm波長分辨率下，氣體吸收譜線的細節更加清晰，能夠更準確地定位和分析吸收峰的位置和強度，為解決水汽吸收問題提供了有力的數據支持。

圖1.

（a）空芯光纖譜損測試（0.02pm波長分辨率 vs 0.1nm波長分辨率）

（b）空芯光纖譜損測試局部放大圖（0.02pm波長分辨率 vs 0.1nm波長分辨率）

  除了解決水汽吸收問題，空芯光纖在通信系統的構建方面也有著廣闊的應用前景。利用反諧振空芯光纖的超低背向瑞利散射優勢，我們可以引入方向復用（Direction division multiplexing，DDM），構造出同頻同時全雙工（Co - frequency co - time full - duplex，CCFD）光通信系統。這種方向復用的通信系統就像是一條雙向的高速公路，能夠同時實現兩個方向的數據傳輸，大大提高了光纖的利用率和通信效率。然而，在這種系統中，我們需要特別關注光纜兩個方向的回損特性（A端至B端，B端至A端）。

  如圖2所示，空芯光纖在相反方向的回損呈現不同的特征。這種差異可能是由于光纖的制造工藝、結構不對稱等因素導致的。在實際應用中，我們需要對這些差異進行深入分析和研究，采取相應的措施來優化系統性能，確保兩個方向的數據傳輸都能穩定、可靠地進行。

圖2. 空芯光纖雙向回損特征圖

  另外，光纖帶來的偏振相關損耗（如圖3）也是高階調制必須關心的問題。在高階調制系統中，信號通常采用偏振復用的方式來提高傳輸容量。然而，偏振相關損耗可能會導致偏振復用信號的兩個正交偏振方向信號的不平衡，從而影響信號的解調和質量。為了避免這種情況的發生，我們需要對光纖的偏振相關損耗進行精確測量和分析，通過優化光纖的設計和制造工藝，或者采用相應的補償技術，來盡量減少偏振相關損耗的影響，確保高階調制系統的穩定運行。

圖3. 空芯光纖偏振(PDL)相關損耗圖

  總 結

4. EXFO CTP10掃描測試系統

  總之，空芯光纖作為一種具有巨大潛力的新型光纖，雖然在實際部署中面臨著一些挑戰，但隨著技術的不斷進步和先進測試設備的應用，這些問題都將逐步得到解決。EXFO的CTP10波長掃描系統憑借其高入纖功率、高波長分辨率和大動態范圍等特性，為深入了解空芯光纖的性能、優化光纖設計和部署提供了有力支持。