什么是空芯光纖？
空芯光纖（HCF，Hollow-core fiber），以空氣為傳輸介質，替代傳統以“玻芯“作為傳輸媒介的光纖。
憑借超低時延、超低非線性、潛在的超低損耗及更寬的通帶帶寬等特性，空芯光纖可以助力 OTN 系統實現更大的傳輸容量、更遠的傳輸距離、更小的傳輸時延。
為什么需要空芯光纖？
眾所周知，近半個世紀以來，以“單模光纖”系統為代表的光網絡，憑借其“大容量、低功耗、低時延”等優勢，一直是通信世界堅實的聯接底座。
然而，石英（玻璃）作為光纖纖芯材質，具有本征極限，包括容量瓶頸及性能極限。
容量瓶頸方面：受石英材質的通道帶寬制約，單纖單模 C+L 波段容量的上限約為 100Tbps，即使擴展 O / S / U 波段，仍然無法突破 P 級別。
性能極限方面：包括非線性、衰減、時延等均存在理論極限，從而限制了傳輸性能（如距離、時延）的進一步提升。
近幾年隨著空芯光纖相關技術的不斷突破，預測未來空芯光纖系統在傳輸容量、距離及時延方面將會得到全面提升，成為超低時延場景如數據中心、算力網絡等的最優選擇，也將優先在這些場景實現試商用。
空芯光纖 VS 玻芯光纖？
與當前廣泛應用的玻芯光纖對比，空芯光纖在以下幾個方面具有顯著優勢：
低時延：光主要在近乎空氣孔的芯區傳輸，折射率比實芯玻璃低，傳輸速度更快，時延從 5us / km 下降至 3.46us / km，傳輸時延相比于現有光纖系統降低 30%。對于當前及未來時延敏感業務傳輸非常重要。
超低非線性：空芯光纖的非線性效應比常規玻芯光纖的非線性效應低 3 到 4 個數量級，使得入纖光功率可以大幅提高，從而提升傳輸距離。業界各設備廠家包括中興通訊基于這一特性已展開相關光系統研究，如 128QAM 高階調制及高功率放大器技術等，預期至少可提升系統容量及傳輸距離 2 倍以上。
潛在的超低損耗：目前空芯光纖可實現損耗為 0.174dB / km，與現有最新一代玻芯光纖性能持平。同時，空芯光纖在通信窗口理論最小極限可低至 0.1dB / km 以下，比普通玻芯光纖的理論極限 0.14dB / km 更小。
超寬工作頻段：隨著空芯光纖結構設計的不斷優化，可以提供超過 1000nm 的超寬頻段，輕松支持 O，S，E，C，L，U 等波段。
空芯光纖業界應用進展？
鑒于空芯光纖的技術優點，目前國內外高校及光纖領域公司均已展開相關研究。
國內：高校包括北京大學、北京工業大學、北京理工及暨南大學等，光纖領域公司如長飛等。
國際：最知名的為南安普頓大學子公司 lumenisity（已被微軟公司收購），2022 年將空芯光纖衰減系數降低至 0.174dB / km，代表著業界最高技術水平。
當然，受限于空芯光纖技術的成熟度，包括光纖性能提升（衰減系數的下降）、制造工藝的成熟度及標準的完善等，目前主要以測試及科研為主。
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