讯界聚合2025年09月09日 11:23消息，微软团队突破光通信技术，新型空芯光纤打破物理极限，引领未来高速传输新方向。
《科创板日报》9月9日讯（编辑宋子乔）光通信的速度与性能将如何实现突破性提升？
近日，由微软支持的Lumenisity研究团队宣布，其研发的新型空芯光纤成功实现了有史以来最低的信号衰减水平。这一成果于9月1日发表在国际权威期刊《自然•光子学》（Nature Photonics）上，标志着光通信技术取得重要进展。 这项突破不仅提升了光纤传输的效率，也为未来高速、大容量的通信网络奠定了基础。随着数据需求的持续增长，降低信号衰减对于提升通信质量至关重要。此次研究成果的发布，无疑为全球光通信领域注入了新的活力。
空芯光纤是什么？
这是一种新型的光纤结构，其由多层具有微米级厚度的同心玻璃管组成，这些管壁如同微型反射镜，能够不断将光反射回中心的空气通道中，同时有效抑制高阶模式的传播。
由于核心区域采用空气介质，这种空芯光纤不再依靠传统的实心石英玻璃来传导光信号，而是通过空心玻璃管传输光波。简单来说，光信号的传输媒介从实心玻璃（由石英玻璃构成的纤芯）转变为空气、惰性气体或真空。
空心区域内的空气相比传统光纤中的固体材料，具有更低的光吸收和散射损耗，使得光信号能够在长距离传输中保持更小的衰减。这一特性突破了现有光纤在信号损耗方面的物理限制，有望大幅提高数据传输的效率和传输距离。 这种技术的突破不仅体现了材料科学与光学工程的深度融合，也为未来高速通信网络的发展提供了新的可能性。随着技术的不断成熟，或许我们将在不久的将来见证更加高效、稳定的光通信系统广泛应用。
严格意义上说来，“空芯光纤”这个概念并不那么新，早在20世纪60年代就已有人提出空芯光纤的设想，但受限于技术而没有实现。此前的空芯光纤因光信号容易泄漏，损耗通常超过1dB/km，难以用于长距离通信。
微软研究团队此次取得突破的关键在于采用了新型双层嵌套反谐振无节点光纤（DNANF）结构，该结构周围包裹着精细的二氧化硅薄环，通过光子带隙效应有效将光约束在空气芯中，从而大幅减少了光与材料之间的相互作用，提升了传输效率和性能。这一技术进步为未来高速、低损耗的光通信系统奠定了重要基础，显示出在光子器件领域持续创新的巨大潜力。
研究人员指出，空芯光纤不仅能够提升45%的传输速度，还能在不减少带宽的情况下实现更远距离的数据传输。在1550纳米波长下，研究人员成功实现了0.091dB/km的衰减水平，这一成绩打破了目前最先进的石英光纤0.14dB/km的理论极限。这是自1980年代以来在该领域取得的首次显著突破，研究团队将其称为“过去40年波导技术领域最值得关注的进展之一”。 这项技术的突破意味着数据传输效率和距离将得到实质性提升，可能对通信基础设施产生深远影响。随着全球对高速、低延迟网络需求的持续增长，空芯光纤的广泛应用值得期待。同时，它也表明基础科学研究仍能带来颠覆性的技术进步，为未来通信技术的发展提供了新的方向。
这种光纤在66THz的宽光谱范围内实现了低于0.2dB/km的损耗，这一性能远超传统石英光纤仅在狭窄通信波段才能达到的水平。其色散性能比传统光纤低七倍，未来有望大幅简化收发器设计，同时降低网络设备的能耗，为下一代高速光通信系统提供更高效、更稳定的基础设施支持。 从技术发展的角度看，这项突破不仅拓展了光纤的应用范围，也预示着光通信在带宽和能效方面将迎来新的飞跃。随着数据流量持续增长，具备更低损耗和更优色散特性的光纤将成为构建高容量、低延迟通信网络的关键要素。
目前，在AI、算力、大数据等领域对光纤产品性能需求不断提高的形势下，空芯光纤的性能优势有望开辟光通信新时代。
值得注意的是，微软已在实际应用中引入空芯光纤技术。
Lumenisity掌握了先进的空芯光纤技术，微软在2022年收购该公司后，持续推动该技术从实验室阶段迈向产业应用。当初这项技术的损耗仍达到2.5dB/km。如今，已有大约1200公里的新型光纤部署到实际网络中，用于承载真实的业务流量。
2023年11月微软推出新一代空芯光纤技术；2024年11月，微软在年度旗舰大会Ignite 2024上宣布，未来24个月计划在Azure全球网络中部署1.5万公里空芯光纤，重点支撑人工智能和高性能计算场景下的低延迟、大带宽需求。
随着AI驱动的数据中心互联需求不断增长，光纤产业正加速升级，除了微软之外，国内外科技巨头也在加快布局空芯光纤技术。
国内方面，运营商走在前面。2025年7月29日，中国移动于广东开通我国首个反谐振空芯光纤商用线路，服务深港跨境金融业务，该线路部署后平均损耗0.085dB/km，最低达0.065dB/km，刷新全球商用纪录；2025年6月4日中国电信广东分公司、国际公司发布2025年混合光缆集中采购项目招标公告，采购产品中包含大量空芯光纤，中国银河证券表示，按最高投标限价计算，目前空芯光纤单价3.7-3.8万元/芯km，较第一标降低约1/4，普及推进速度超预期。
中国银河证券指出，空芯光纤在金融高频交易、分布式智算中心等对时延极为敏感的场景中具有广泛应用前景；同时，在IDC互联、海底光缆等需要大容量和长距离传输的领域，以及工业与医疗激光、量子通信等高功率特殊应用中也展现出广阔的应用空间。中信证券则认为，随着空芯光纤技术逐步实现标准化，其规模化应用将有望拓展至更多应用场景。 从当前发展趋势看，空芯光纤凭借其低损耗、低延迟和高带宽等优势，正逐渐成为推动新一代信息基础设施建设的重要技术之一。未来，随着技术成熟度提升和成本下降，其在更多行业中的渗透率或将显著提高，为相关产业链带来新的增长点。
从公司来看，国内长飞光纤已具备千米级的交付能力；长盈通在空芯光纤和保偏光纤领域拥有研发、生产与销售能力；亨通光电于7月发布了空芯反谐振光纤产品；中天科技也成功研发出反谐振空芯光纤。 从当前行业动态来看，国内企业在特种光纤领域的技术布局正逐步深化。长飞光纤在规模化交付方面走在前列，显示出其在产业链中的重要地位；长盈通则在特定类型的光纤产品上展现出较强的技术实力。亨通光电与中天科技相继推出空芯反谐振光纤，表明这类新型光纤正在加速从实验室走向实际应用，未来或将在通信、传感等领域发挥更大作用。这些进展不仅体现了我国在光纤技术上的持续突破，也为相关产业的升级提供了有力支撑。
目前，由于量产工艺尚未完全升级以及行业标准仍不完善，空芯光纤产品距离大规模商用仍存在一定距离。据了解，在生产过程中，空芯光纤的结构难以实现精准控制，导致其在大批量、长长度生产方面面临较大挑战；此外，由于实芯光纤仍是当前市场的主流，空芯光纤与实芯光纤之间的信号转接问题也成为了实际应用中的一大难题。
