《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》9月9日訊（編輯 宋子喬） 光+空氣，光通信的速度和質(zhì)量會(huì)實(shí)現(xiàn)怎樣的躍遷？

近日，由微軟支持的Lumenisity研究團(tuán)隊(duì)宣布，其研發(fā)的新型空芯光纖實(shí)現(xiàn)了有史以來最低的信號(hào)衰減水平。這一成果于9月1日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然?光子學(xué)》（Nature Photonics）上，標(biāo)志著光通信技術(shù)迎來重大突破。

空芯光纖是什么？

它是一種新型光纖結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由多層微米級(jí)厚度的同心玻璃管構(gòu)成，這些管壁如同微型反射鏡，將光不斷反射回中央空氣通道內(nèi)，同時(shí)抑制高階模式。

由于核心區(qū)域設(shè)計(jì)為空氣介質(zhì)，這種空芯光纖不再依賴傳統(tǒng)的實(shí)心石英玻璃導(dǎo)光，而是利用空心玻璃管傳輸光信號(hào)。簡(jiǎn)單來說，光信號(hào)的傳輸介質(zhì)從實(shí)心玻璃（石英玻璃制的纖芯）變成了空氣、惰性氣體或真空。

空心區(qū)域內(nèi)的空氣相比于傳統(tǒng)光纖的固體材料具有更低的光吸收和散射損耗，使得光信號(hào)能夠以更小的衰減進(jìn)行長距離傳輸，打破了現(xiàn)有光纖在信號(hào)損耗方面的物理極限，可顯著提升數(shù)據(jù)傳輸效率和距離。

嚴(yán)格意義上說來，“空芯光纖”這個(gè)概念并不那么新，早在20世紀(jì)60年代就已有人提出空芯光纖的設(shè)想，但受限于技術(shù)而沒有實(shí)現(xiàn)。此前的空芯光纖因光信號(hào)容易泄漏，損耗通常超過1dB/km，難以用于長距離通信。

微軟研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)此次突破的關(guān)鍵在于，采用的新型雙層嵌套反諧振無節(jié)點(diǎn)光纖（DNANF）結(jié)構(gòu)，周圍包裹精細(xì)的二氧化硅薄環(huán)，利用光子帶隙效應(yīng)將光有效約束在空氣芯內(nèi)，極大減少了與材料的相互作用。

研究人員指出，空芯光纖不僅能提升45%傳輸速度，還能在不犧牲帶寬的前提下實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。他們?cè)?550納米波長下實(shí)現(xiàn)了0.091dB/km的衰減水平，打破了當(dāng)前最先進(jìn)的石英光纖0.14dB/km的理論極限。這一數(shù)值是自1980年代以來首次取得顯著進(jìn)展，被研究團(tuán)隊(duì)稱為“過去40年波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域最值得關(guān)注的進(jìn)展之一”。

這種光纖還在66THz的寬光譜范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)低于0.2dB/km的損耗，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)石英光纖僅在狹窄通信波段才能實(shí)現(xiàn)的性能。其色散比傳統(tǒng)光纖低七倍，未來有望簡(jiǎn)化收發(fā)器設(shè)計(jì)，并降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能耗。

目前，在AI、算力、大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域?qū)饫w產(chǎn)品性能需求不斷提高的形勢(shì)下，空芯光纖的性能優(yōu)勢(shì)有望開辟光通信新時(shí)代。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)中

值得注意的是，微軟已經(jīng)在實(shí)際場(chǎng)景中應(yīng)用空芯光纖技術(shù)。

Lumenisity擁有先進(jìn)的空芯光纖技術(shù)，微軟于2022年收購Lumenisity后便一直致力于推動(dòng)空芯光纖技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)時(shí)該技術(shù)的損耗仍高達(dá)2.5dB/km。目前，已有約1200公里的新型光纖投入現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行，承載真實(shí)業(yè)務(wù)流量。

2023年11月微軟推出新一代空芯光纖技術(shù)；2024年11月，微軟在年度旗艦大會(huì)Ignite 2024上宣布，未來24個(gè)月計(jì)劃在Azure全球網(wǎng)絡(luò)中部署1.5萬公里空芯光纖，重點(diǎn)支撐人工智能和高性能計(jì)算場(chǎng)景下的低延遲、大帶寬需求。

隨著AI驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)需求的增加，光纖產(chǎn)業(yè)加速演進(jìn)，微軟之外，國內(nèi)外大廠也在加速布局空芯光纖。

國內(nèi)方面，運(yùn)營商走在前面。2025年7月29日，中國移動(dòng)于廣東開通我國首個(gè)反諧振空芯光纖商用線路，服務(wù)深港跨境金融業(yè)務(wù)，該線路部署后平均損耗0.085dB/km，最低達(dá)0.065dB/km，刷新全球商用紀(jì)錄；2025年6月4日中國電信廣東分公司、國際公司發(fā)布2025年混合光纜集中采購項(xiàng)目招標(biāo)公告，采購產(chǎn)品中包含大量空芯光纖，中國銀河證券表示，按最高投標(biāo)限價(jià)計(jì)算，目前空芯光纖單價(jià)3.7-3.8萬元/芯km，較第一標(biāo)降低約1/4，普及推進(jìn)速度超預(yù)期。

中國銀河證券表示，空芯光纖在金融高頻交易、分布式智算中心等時(shí)延敏感場(chǎng)景，IDC互聯(lián)、海底光纜等大容量長距離傳輸場(chǎng)景，工業(yè)與醫(yī)療激光、量子通信等高功率特殊場(chǎng)景中應(yīng)用廣闊。中信證券表示，看好隨著空芯光纖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，其規(guī)?；瘧?yīng)用拓展至更多場(chǎng)景。

從公司來看，國內(nèi)長飛光纖具備km級(jí)交付能力；長盈通具備空芯光纖和保偏光纖的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售能力；亨通光電在7月推出了空芯反諧振光纖；中天科技研發(fā)出反諧振空芯光纖。

不過目前由于量產(chǎn)工藝升級(jí)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失等問題，空芯光纖產(chǎn)品離大規(guī)模商用還有一段路要走。據(jù)了解，在生產(chǎn)過程中，空芯光纖的結(jié)構(gòu)很難進(jìn)行理想的控制，以至于大批量、大長度的生產(chǎn)目前難以實(shí)現(xiàn)；又比如，由于實(shí)芯光纖仍是市場(chǎng)主流，在落地應(yīng)用中空芯光纖與實(shí)芯光纖的轉(zhuǎn)接也是一大問題。