C114讯 6月26日消息（九九）光纤是光网络基础设施核心，光网络升级需同步发展新型光纤。面向800G乃至1.6T超高速时代，传统玻芯光纤在传输距离、容量和介质上的挑战日益增大。空芯光纤作为下一代光通信技术代表，具备超大容量、超低损耗、超低时延等显著优势，是破解当前光通信瓶颈的关键技术之一。
6月26日，在“2025中国光通信高质量发展论坛”系列活动的“新一代光纤技术专场”上，中国移动研究院技术经理、主任研究员王东发表题为《空芯光纤及其传输系统：挑战、关键技术及未来展望》的演讲。
王东介绍，自2021年提出算力网络理念以来，中国移动持续推动形成算网融合的新型全光底座，从超大带宽、超低时延、灵活调度三个方面，重点推进光传送网400G代际演进及T比特高速传输、颠覆性空芯光纤及系统、OXC+ODU+fgOTN三级调度等光网络关键技术的创新。面向智算的快速发展，进一步提出新型无损智算HIC-OTN技术理念，助力算力网络持续发展走深走实。
后400G时代，实芯光纤面临边际效应
王东指出，400G是继100G之后的又一重大代际技术，业界将400G类比为光传输的5g。面向400G，中国移动采用基于QPSK调制、130GBd超高速光器件、C6T+L6T宽谱的400G新型全光网技术体系，完成全球首次400G骨干网规模应用，实现国家“东数西算”八大算力枢纽之间的400G高速互联，覆盖135个以上城市。
面向后400G时代，中国移动进一步开展T比特级传输技术探索。一方面共享400G骨干网C6T+L6T宽谱光层及130GBd超高速光电器件，基于高阶调制码型探索性开展单波800G及1.2T的80波传输系统试验，明确重用130GBd产业难满足T比特骨干长距传输需求，需进一步攻关超200GBd光相干收发等核心组件。另一方面，伴随波特率提升至200GBd以上，频谱将随之至少扩展到S+C+L波段以满足80波系统需求，需进一步审视SRS效应在多波段超宽谱场景下影响。试验表明，面向SRS效应更显著和复杂的S+C+L多波段传输场景，大有效模场面积G.654光纤的传输性能优势更为凸显。
对于T比特级的光传输有两个重要的技术攻关方向：一是提升单波速率，二是扩展可用频谱。如果要满足1000公里以上的长距传输，在采用QPSK低阶调制的情况下，所需波特率要达到500GBd以上，对于器件芯片的要求极高，远远超出了现有能力。对应的频谱要扩展到24THz以上，新波段光放大器的能力、SRS效应都面临更大的挑战，可以说，受限于实芯光纤的非线性效应，传输距离和单纤容量的增益已经面临边际效应。
反谐振空芯光纤优势明显，突破两大物理瓶颈
王东进一步指出，反谐振空芯光纤是对光纤及光通信产业的一次全面颠覆与根本性变革。相比实芯光纤通过材料掺杂实现全反射导光，空芯光纤基于全新空气导光机理，通过设计反谐振结构，将光信号约束在纤芯中间的空气中进行传输，具有超低时延、超低损耗、超低非线性、超宽频谱等优势，可突破实芯光纤的“非线性香农容量极限”与“传输时延极限”两大物理瓶颈。
在超低时延方面，光纤时延占光通信时延的90%以上，反谐振空芯光纤空气导光可实现超30%传输时延降低，有助于实现各种时延敏感类业务如智算大模型训练、高频金融交易、移动前传和算力网络三级时延圈。
在光纤损耗方面，空心光纤的损耗主要由限制损耗、表面散射损耗、微弯损耗和宏弯损耗组成，伴随产学研协同大力攻关，空心光纤的损耗已经由早期的500dB/km降至0.1dB/km以下，突破了实芯光纤0.14dB/km的损耗极限。
此外，反谐振空芯光纤在非线性和色散方面的优势将一定程度上降低oDSP复杂度，并提升短距直调直检性能。
王东介绍，空芯光纤也有两项核心参数目前是劣于实芯光纤的：一是偏振模色散，空芯光纤的圆对称性差于实芯光纤，且中空结构抗压能力较弱，PMD偏大；二是模间干扰，空芯光纤的导光机理导致其本质上是多模光纤，通过设计实现包层内空气层基模与纤芯高阶模相位匹配，达成纤芯高阶模式的快速剥离，目前可达<-50dB/km，长距离传输预期需要达到-60dB/km以下。
逐步推进现网部署，探索空芯光纤潜在应用场景
在产业方面，Ciena、BT、Comcast、微软等多家厂商陆续启动了针对空芯光纤通信的试点和投资收购。微软2024宣布未来24个月计划部署15000公里空芯光纤用于数据中心光互联。
中国移动于2024年联合领纤科技、暨南大学采用四单元截断型双层嵌套结构，在国内首次突破0.14dB/km实芯光纤理论损耗极限，达到国际领先水平。在推进空芯光纤设计创新的同时，中国移动联合长飞、领纤、特发、华为、中兴、烽火、诺基亚等合作伙伴，逐步推动项目部署和系统技术攻关。
王东介绍，对于空芯光纤未来的应用，重点探索关注以下几个场景：
大容量长距离骨干传输，联合长飞、中兴、华为和北京大学，通过光路、光收发机和DSP算法多维度技术创新，基于空芯光纤实现单波1T 10714km传输距离纪录，相比于同波特率1T在实芯光纤传输1000km，提升10余倍。实验中发现模间串扰和损耗谱不平坦两项新型损伤机制，将取代非线性效应成为限制空芯光纤长距离传输性能的主导因素。
百公里智算集群间光互联，面向智算光互联超大带宽、超低时延100km量级传输需求，构建基于空芯光纤+高阶调制的新型光传输系统，完成单通道85 GBd DP-144QAM-PCS信号在百公里空芯光纤传输，单通道有效传输速率达1.09Tb/s，且入纤功率达15dBm时无明显非线性损伤，具有进一步提升传输能力潜力。
空芯光纤+VCSEL智算中心内光网络，在850nm波段，空芯光纤相比实芯多模光纤在传输损耗、色度色散、模式纯度等方面均具有显著优势，有望基于VCSEL+空芯光纤实现≥2km单lane 200G信号传输，满足智算中心网络跨机楼互连需求，有力拓宽VCSEL技术路线应用场景。
大容量低时延6G前传，面向6G更低时延、更大容量需求，发挥空芯光纤低色散、低非线性、低损耗、低背向瑞利散射、低时延的优势。基于空芯光纤，中国移动破解C波段色散对IM/DD WDM性能的限制，实现单波速率224Gb/s、同波长单纤双向总容量16.7Tb/s 10km传输，并进一步构建无DSP高速光模块，时延、功耗等光模块核心性能指标显著提升。
王东同时指出，经过系统的技术和场景研究，发现空芯光纤目前有三个关键技术问题亟需解决：气体吸收问题、空芯光纤偏振模色散和损耗谱平坦性与模间干扰。
演讲的最后，王东表明反谐振空芯光纤及系统的下一步攻关方向，一方面需进一步加强光纤自身的标准化和实用化部署等技术研究；另一方面应研发匹配空芯光纤传输特性的新型器件、模块、设备，开辟光通信产业发展新蓝海。
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