今日和文檔君一起學習技術名詞：空芯光纖（Hollow-core fiber）—— 一種新型傳輸媒介 。

Q：什么是空芯光纖？

A：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。

Q：為什么需要空芯光纖？

A：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(yōu)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(yōu)選擇，也將優(yōu)先在這些場景實現試商用。

Q：空芯光纖 VS 玻芯光纖？

A：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(yōu)勢：

低時延：光主要在近乎空氣孔的芯區(qū)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(yè)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(guī)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(yè)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(yōu)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。

Q：空芯光纖業(yè)界應用進展？

A：鑒于空芯光纖的技術優(yōu)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(yè)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(yè)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。

如2021年，英國電信宣布在英國電信實驗室與Lumenisity公司和全球網絡公司Mavenir合作，一起測試10km長的空芯光纖光纜。

2022年國內運營商聯合光纖及設備廠家也在進行相關技術的研究性測試。

因此預測其走上商用之路仍需一段時間。