熱點(diǎn)技術(shù)名詞——“空芯光纖”

  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(zhì)，替代傳統以“玻芯“作為傳輸媒介的光纖。

  憑借超低時(shí)延、超低非線(xiàn)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(shí)現更大的傳輸容量、更遠的傳輸距離、更小的傳輸時(shí)延。

  Q：為什么需要空芯光纖?

  A：眾所周知，近半個(gè)世紀以來(lái)，以“單模光纖”系統為代表的光網(wǎng)絡(luò )，憑借其“大容量、低功耗、低時(shí)延”等優(yōu)勢，一直是通信世界堅實(shí)的聯(lián)接底座。

  然而，石英(玻璃)作為光纖纖芯材質(zhì)，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(zhì)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(wú)法突破P級別。

  性能極限方面：包括非線(xiàn)性、衰減、時(shí)延等均存在理論極限，從而限制了傳輸性能(如距離、時(shí)延)的進(jìn)一步提升。

  近幾年隨著(zhù)空芯光纖相關(guān)技術(shù)的不斷突破，預測未來(lái)空芯光纖系統在傳輸容量、距離及時(shí)延方面將會(huì )得到全面提升，成為超低時(shí)延場(chǎng)景如數據中心、算力網(wǎng)絡(luò )等的最優(yōu)選擇，也將優(yōu)先在這些場(chǎng)景實(shí)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(gè)方面具有顯著(zhù)優(yōu)勢：

  低時(shí)延：光主要在近乎空氣孔的芯區傳輸，折射率比實(shí)芯玻璃低，傳輸速度更快，時(shí)延從5us/km下降至3.46us/km，傳輸時(shí)延相比于現有光纖系統降低30%。對于當前及未來(lái)時(shí)延敏感業(yè)務(wù)傳輸非常重要。

  超低非線(xiàn)性：空芯光纖的非線(xiàn)性效應比常規玻芯光纖的非線(xiàn)性效應低3到4個(gè)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(chǎng)家包括中興通訊基于這一特性已展開(kāi)相關(guān)光系統研究，如128QAM高階調制及高功率放大器技術(shù)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(shí)現損耗為0.174dB/km，與現有最新一代玻芯光纖性能持平。

  同時(shí)，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(zhù)空芯光纖結構設計的不斷優(yōu)化，可以提供超過(guò)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(jìn)展?

  A：鑒于空芯光纖的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，目前國內外高校及光纖領(lǐng)域公司均已展開(kāi)相關(guān)研究。

  國內：高校包括北京大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京理工及暨南大學(xué)等，光纖領(lǐng)域公司如長(cháng)飛等。

  國際：最知名的為南安普頓大學(xué)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(zhù)業(yè)界最高技術(shù)水平。

  當然，受限于空芯光纖技術(shù)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(shí)驗室與Lumenisity公司和全球網(wǎng)絡(luò )公司Mavenir合作，一起測試10km長(cháng)的空芯光纖光纜。

  2022年國內運營(yíng)商聯(lián)合光纖及設備廠(chǎng)家也在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究性測試。

  因此預測其走上商用之路仍需一段時(shí)間。

來(lái)源：中興文檔