C114訊 6月26日消息（九九）光纖是光網絡基礎設施核心，光網絡升級需同步發展新型光纖。面向800G乃至1.6T超高速時代，傳統玻芯光纖在傳輸距離、容量和介質上的挑戰日益增大。空芯光纖作為下一代光通信技術代表，具備超大容量、超低損耗、超低時延等顯著優勢，是破解當前光通信瓶頸的關鍵技術之一。
6月26日，在“2025中國光通信高質量發展論壇”系列活動的“新一代光纖技術專場”上，中國移動研究院技術經理、主任研究員王東發表題為《空芯光纖及其傳輸系統：挑戰、關鍵技術及未來展望》的演講。
王東介紹，自2021年提出算力網絡理念以來，中國移動持續推動形成算網融合的新型全光底座，從超大帶寬、超低時延、靈活調度三個方面，重點推進光傳送網400G代際演進及T比特高速傳輸、顛覆性空芯光纖及系統、OXC+ODU+fgOTN三級調度等光網絡關鍵技術的創新。面向智算的快速發展，進一步提出新型無損智算HIC-OTN技術理念，助力算力網絡持續發展走深走實。
后400G時代，實芯光纖面臨邊際效應
王東指出，400G是繼100G之后的又一重大代際技術，業界將400G類比為光傳輸的5G。面向400G，中國移動采用基于QPSK調制、130GBd超高速光器件、C6T+L6T寬譜的400G新型全光網技術體系，完成全球首次400G骨干網規模應用，實現國家“東數西算”八大算力樞紐之間的400G高速互聯，覆蓋135個以上城市。
面向后400G時代，中國移動進一步開展T比特級傳輸技術探索。一方面共享400G骨干網C6T+L6T寬譜光層及130GBd超高速光電器件，基于高階調制碼型探索性開展單波800G及1.2T的80波傳輸系統試驗，明確重用130GBd產業難滿足T比特骨干長距傳輸需求，需進一步攻關超200GBd光相干收發等核心組件。另一方面，伴隨波特率提升至200GBd以上，頻譜將隨之至少擴展到S+C+L波段以滿足80波系統需求，需進一步審視SRS效應在多波段超寬譜場景下影響。試驗表明，面向SRS效應更顯著和復雜的S+C+L多波段傳輸場景，大有效模場面積G.654光纖的傳輸性能優勢更為凸顯。
對于T比特級的光傳輸有兩個重要的技術攻關方向：一是提升單波速率，二是擴展可用頻譜。如果要滿足1000公里以上的長距傳輸，在采用QPSK低階調制的情況下，所需波特率要達到500GBd以上，對于器件芯片的要求極高，遠遠超出了現有能力。對應的頻譜要擴展到24THz以上，新波段光放大器的能力、SRS效應都面臨更大的挑戰，可以說，受限于實芯光纖的非線性效應，傳輸距離和單纖容量的增益已經面臨邊際效應。
反諧振空芯光纖優勢明顯，突破兩大物理瓶頸
王東進一步指出，反諧振空芯光纖是對光纖及光通信產業的一次全面顛覆與根本性變革。相比實芯光纖通過材料摻雜實現全反射導光，空芯光纖基于全新空氣導光機理，通過設計反諧振結構，將光信號約束在纖芯中間的空氣中進行傳輸，具有超低時延、超低損耗、超低非線性、超寬頻譜等優勢，可突破實芯光纖的“非線性香農容量極限”與“傳輸時延極限”兩大物理瓶頸。
在超低時延方面，光纖時延占光通信時延的90%以上，反諧振空芯光纖空氣導光可實現超30%傳輸時延降低，有助于實現各種時延敏感類業務如智算大模型訓練、高頻金融交易、移動前傳和算力網絡三級時延圈。
在光纖損耗方面，空心光纖的損耗主要由限制損耗、表面散射損耗、微彎損耗和宏彎損耗組成，伴隨產學研協同大力攻關，空心光纖的損耗已經由早期的500dB/km降至0.1dB/km以下，突破了實芯光纖0.14dB/km的損耗極限。
此外，反諧振空芯光纖在非線性和色散方面的優勢將一定程度上降低oDSP復雜度，并提升短距直調直檢性能。
王東介紹，空芯光纖也有兩項核心參數目前是劣于實芯光纖的：一是偏振模色散，空芯光纖的圓對稱性差于實芯光纖，且中空結構抗壓能力較弱，PMD偏大；二是模間干擾，空芯光纖的導光機理導致其本質上是多模光纖，通過設計實現包層內空氣層基模與纖芯高階模相位匹配，達成纖芯高階模式的快速剝離，目前可達<-50dB/km，長距離傳輸預期需要達到-60dB/km以下。
逐步推進現網部署，探索空芯光纖潛在應用場景
在產業方面，Ciena、BT、Comcast、微軟等多家廠商陸續啟動了針對空芯光纖通信的試點和投資收購。微軟2024宣布未來24個月計劃部署15000公里空芯光纖用于數據中心光互聯。
中國移動于2024年聯合領纖科技、暨南大學采用四單元截斷型雙層嵌套結構，在國內首次突破0.14dB/km實芯光纖理論損耗極限，達到國際領先水平。在推進空芯光纖設計創新的同時，中國移動聯合長飛、領纖、特發、華為、中興、烽火、諾基亞等合作伙伴，逐步推動項目部署和系統技術攻關。
王東介紹，對于空芯光纖未來的應用，重點探索關注以下幾個場景：
大容量長距離骨干傳輸，聯合長飛、中興、華為和北京大學，通過光路、光收發機和DSP算法多維度技術創新，基于空芯光纖實現單波1T 10714km傳輸距離紀錄，相比于同波特率1T在實芯光纖傳輸1000km，提升10余倍。實驗中發現模間串擾和損耗譜不平坦兩項新型損傷機制，將取代非線性效應成為限制空芯光纖長距離傳輸性能的主導因素。
百公里智算集群間光互聯，面向智算光互聯超大帶寬、超低時延100km量級傳輸需求，構建基于空芯光纖+高階調制的新型光傳輸系統，完成單通道85 GBd DP-144QAM-PCS信號在百公里空芯光纖傳輸，單通道有效傳輸速率達1.09Tb/s，且入纖功率達15dBm時無明顯非線性損傷，具有進一步提升傳輸能力潛力。
空芯光纖+VCSEL智算中心內光網絡，在850nm波段，空芯光纖相比實芯多模光纖在傳輸損耗、色度色散、模式純度等方面均具有顯著優勢，有望基于VCSEL+空芯光纖實現≥2km單lane 200G信號傳輸，滿足智算中心網絡跨機樓互連需求，有力拓寬VCSEL技術路線應用場景。
大容量低時延6G前傳，面向6G更低時延、更大容量需求，發揮空芯光纖低色散、低非線性、低損耗、低背向瑞利散射、低時延的優勢。基于空芯光纖，中國移動破解C波段色散對IM/DD WDM性能的限制，實現單波速率224Gb/s、同波長單纖雙向總容量16.7Tb/s 10km傳輸，并進一步構建無DSP高速光模塊，時延、功耗等光模塊核心性能指標顯著提升。
王東同時指出，經過系統的技術和場景研究，發現空芯光纖目前有三個關鍵技術問題亟需解決：氣體吸收問題、空芯光纖偏振模色散和損耗譜平坦性與模間干擾。
演講的最后，王東表明反諧振空芯光纖及系統的下一步攻關方向，一方面需進一步加強光纖自身的標準化和實用化部署等技術研究；另一方面應研發匹配空芯光纖傳輸特性的新型器件、模塊、設備，開辟光通信產業發展新藍海。
