ICC訊   如今的光纖介質已然是工程學上的一項壯舉。試想，20多年前鋪設于太平洋底的一根單股光纖現在能承載1.2Tbps的流量，而較短距離的線路甚至能承載高達1.6Tbps。本世紀初圍繞100Mbps速率構建的光纖到戶服務，如今正升級至25G和50G無源光網絡，并在下一個升級周期將支持200G PON。光纖正持續以更低的成本、更低的延遲，并以高度可靠、穩健和安全的方式提供不斷提升的速率。

  CableLabs認為，當前已"部署于地下"（in the ground）的光纖未來某個時刻能支持高達50,000Gbps的速率，但如今已有大量用戶希望將光纖的效用、密度和性能提升至新的高度。

  更小尺寸的光纖選項

  目前有多種提升光纖技術的路徑正在悄然（有時也不那么安靜地）推進中。其中一條路徑是使光纖物理尺寸更小。傳統的單模光纖直徑為242微米，已經非常細小。相比之下，一根人類頭發的直徑大約為50至100微米。

  如今，康寧等公司已能提供直徑200微米的單股光纖，這一微小變化能快速產生顯著影響。從住宅到企業應用，更小的尺寸總是更好，因為它使安裝人員能將更多光纖布設到更多地方，增加容量緊張管道中的光纖數量，減輕空中部署的負重，并使本就謹慎的光纖部署進入辦公室和多住戶單元變得更加容易。

  更小直徑光纖真正大放異彩的領域是在AI數據中心。構建下一代AI所需的高密度計算，使得每一立方英寸的空間都變得寶貴，因為機架、服務器，乃至越來越多的單個芯片都需要自己專用的通信通道。

  小直徑光纖唯一的缺點在于需要與現有的大直徑光纖進行接續。這需要一些專用工具，并且光纖技術人員需要接受相關操作培訓，但這并非重大挑戰。

  空芯光纖與多芯光纖的興起

  空芯光纖（HCF）是光纖介質的下一個重大進展，它通過空氣或真空而非玻璃來導引激光。簡而言之，光在玻璃中的傳輸速度比在空心的管道（波導）中慢，而且玻璃也限制了可用于數據傳輸的光頻數量。如果將單模光纖比作標準高速公路，那么空芯光纖就是高速公路，它能降低延遲、增加當前傳輸距離，并具有未來進一步提升速度的潛力。

  采用空芯光纖，傳輸速度可提升47%，延遲可降低33%。此外，更低的信號損失意味著在任意給定距離內所需的中繼器更少，從而轉化為更低的能耗。過去五年中，初始數量的HCF已被生產并部署，用于短距離辦公室或數據中心之間的延遲降低，同時制造商不斷完善這種介質以改進其損耗特性，使其達到或超越傳統光纖的水平。

  2022年，微軟收購了空芯光纖制造商Lumenisity，該公司隨后開始在英國生產空芯光纖，并推動了進一步的HCF研究。去年，該公司宣布將在兩年內在其Azure數據中心網絡中部署15,000公里的空芯光纖，以支持人工智能連接需求。今年，微軟宣布已成功研制出損耗特性優于傳統光纖的空芯光纖，這實際上為大規模生產打開了大門。

  但這并未止步。2025年9月下旬，微軟宣布正與康寧和Heraeus Covantics合作，以建立額外的"空芯光纖工業化規模生產"來滿足其數據中心對此材料的需求。我們可以預期其他光纖制造商將開始提升其空芯光纖產量，并推廣該介質在數據中心及其他應用中的使用。

  可以肯定的是，將空芯光纖推向主流仍有許多工作要做。這需要培養一批熟練掌握該介質操作和接續技能的光纖技術人員，制定新工具和標準，并權衡使用標準光纖與性能更優但成本更高的空芯光纖之間的利弊。微軟正與康寧和Heraeus就所有這些問題進行合作，作為構建標準化全球生態系統努力的一部分，以支持大規模部署到運營商環境中的空芯光纖。

  空芯光纖對量子計算也具有重要意義，它能擴展量子比特的傳輸距離，而無需路由器或中繼器等額外設備，這些設備目前在量子網絡中尚不存在。當此類設備被創造出來時，其初始成本將高于現有網絡設備?？招竟饫w應能減少對未來量子網絡設備的需求，從而節省資金并加速部署時間。

  多芯光纖（MCF）是光纖創造更大帶寬的第三條路徑，它將多個導光纖芯放入單根光纖中，使得更多信號能沿單根光纖同時傳輸。多芯光纖提高了光纖密度和帶寬，Lightera和住友電氣等制造商正致力于對其進行改進并產品化以供普遍使用。

  已有一些非常引人矚目的多芯技術演示。今年早些時候，住友和日本國家信息與通信技術研究所宣布了一項世界紀錄，他們使用19芯光纖在超過1,800公里（相當于從密蘇里州到蒙大拿州的距離）上傳輸了超過1PB/秒的數據。更接近部署的是，Lightera正在向選定客戶送樣多芯光纖解決方案，并已展示其能夠生產從4芯到8芯不等的光纖。

  多芯光纖擁有廣泛的應用，包括海底和陸地連接，以及數據中心應用中交換機、服務器和存儲設備之間的高密度、高速連接。Lightera已演示了在短距離應用中以800Gbps支持8芯多芯光纖的能力，以及在10公里距離上以400Gbps支持4芯多芯光纖的能力。

  然而，與空芯光纖一樣，多芯光纖也面臨自身的挑戰。盡管先進光子聯盟（Advanced Photonics Coalition）中有一個多芯光纖工作組，但他們尚未建立關于核心數量、核心布局和包層直徑等基本特性的標準，這使得目前每一個多芯光纖的現場部署都成為定制化工程。需要建造用于多芯接續的專用工具，特別是要確保其能夠快速、低損耗、高強度地接續。最后，還需要訓練有素的多芯光纖技術人員，他們最好能遵循并遵守已建立的標準。

  盡管如此，隨著多芯光纖的成熟，它將與標準光纖和空芯光纖并駕齊驅，為數據中心、超大規模提供商、云和服務提供商以及企業提供更多網絡選擇?；蛟S我能提供的最具前瞻性的觀察是，網絡規劃者應仔細考慮已部署光纖與可用管道之間的未來平衡，以便在客戶需要時（例如空芯光纖或多芯光纖）能夠推出新的解決方案。

  傳統的單股光纖并不會消失，但能夠為追求更低延遲、更高密度和/或更大帶寬的高級用戶提供選擇，總是一件好事。

  作者：Gary Bolton是光纖寬帶協會（Fiber Broadband Association）的總裁兼首席執行官，該協會是致力于全光纖寬帶的最大行業協會。在加入光纖寬帶協會之前，Gary曾在兩家成功的風險投資高科技初創公司和大型上市公司擔任市場營銷、產品線管理和公共政策方面的高管職務。他擁有杜克大學的工商管理碩士學位和北卡羅來納州立大學的電氣工程學士學位。

  原文：https://www.lightwaveonline.com/home/article/55332728/fibers-physical-evolutions