微软团队突破光通信技术，新型空芯光纤打破物理极限，引领行业新方向。
《科创板日报》9月9日讯（编辑宋子乔）光技术，将如何推动光通信在速度与品质上的突破？
近日，由微软支持的Lumenisity研究团队宣布，其开发的新型空芯光纤成功实现了迄今为止最低的信号损耗。该研究成果于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大进展。
空芯光纤是什么？
这是一种新型的光纤结构，其核心由多层微米级厚度的同心玻璃管组成。这些管壁起到了微型反射镜的作用，能够将光不断反射回中央的空气通道中，同时有效抑制高阶模式的传播。这种设计在提升传输效率和信号质量方面展现出潜在的优势，为未来光纤技术的发展提供了新的方向。
由于核心区域设计为空气介质，这种空芯光纤不再依赖传统的实心石英玻璃导光，而是利用空心玻璃管传输光信号。简单来说，光信号的传输介质从实心玻璃（石英玻璃制的纤芯）变成了空气、惰性气体或真空。
空心区域中的空气相比传统光纤所使用的固体材料，具有更小的光吸收和散射损耗，从而使得光信号能够在长距离传输过程中衰减更少，突破了现有光纤在信号损耗方面的物理限制，显著提高了数据传输的效率和传输距离。
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，该结构外部包裹着精密的二氧化硅薄环，通过光子带隙效应将光线有效限制在空气核心中，显著降低了与材料的相互作用。
研究人员表示，空芯光纤不仅能够提升45%的传输速率，还能在不减少带宽的情况下实现更长距离的数据传输。他们在1550纳米波长下实现了0.091dB/km的衰减水平，突破了目前最先进的石英光纤0.14dB/km的理论极限。这一数值是自1980年代以来首次取得的重要突破，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”。
这种光纤在66THz的宽光谱范围内实现了低于0.2dB/km的损耗，性能远超传统石英光纤仅在有限通信波段才能达到的水平。其色散特性仅为传统光纤的七分之一，未来有望简化收发器设计，降低网络设备的能耗。
目前，在AI、算力和大数据等技术快速发展的影响下，光纤产品性能的要求持续提升，空芯光纤凭借其突出的性能优势，正逐步开启光通信的新纪元。
值得注意的是，微软已经在实际场景中应用空芯光纤技术。
Lumenisity拥有先进的空芯光纤技术，微软于2022年收购Lumenisity后便一直致力于推动空芯光纤技术从实验室走向产业化。当时该技术的损耗仍高达2.5dB/km。目前，已有约1200公里的新型光纤投入现网运行，承载真实业务流量。
2023年11月，微软推出了新一代空芯光纤技术；到了2024年11月，在年度旗舰大会Ignite 2024上，微软宣布将在未来24个月内于Azure全球网络中部署1.5万公里的空芯光纤，重点用于支持人工智能和高性能计算场景中的低延迟与大带宽需求。 这一系列动作显示出微软在通信基础设施上的持续投入，尤其是在推动AI算力与数据传输效率方面。空芯光纤相较于传统光纤，能够显著降低信号传输损耗，提升数据传输速度，这对未来算力密集型应用具有重要意义。随着AI模型规模不断扩大，对网络性能的要求也在不断提升，微软此举不仅有助于增强其云服务的竞争力，也为行业树立了技术演进的新标杆。
随着AI技术的发展，数据中心之间的互联需求持续增长，推动光纤产业不断演进。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，以应对未来更高效、更低延迟的通信需求。 我认为，这一趋势反映出全球对高速数据传输基础设施的重视正在不断提升。空芯光纤作为一种具有潜力的新技术，能够有效提升数据传输速度和容量，未来在云计算、人工智能等领域的应用前景广阔。各大企业加速布局，不仅是为了抢占技术先机，更是为了在新一轮科技竞争中占据有利位置。
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、分布式智能计算中心等对时延要求较高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。中信证券则表示，随着空芯光纤技术标准的逐步完善，其规模化应用有望扩展至更多应用场景。
从公司来看，国内长飞光纤具备千米级交付能力；长盈通拥有空芯光纤和保偏光纤的研发、生产及销售能力；亨通光电于7月推出空芯反谐振光纤；中天科技研发成功反谐振空芯光纤。
然而，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业应用仍有较大差距。据相关了解，在生产过程中，空芯光纤的结构难以实现理想的控制，导致其在大批量和长距离生产方面面临困难；此外，由于实芯光纤仍是市场主流，在实际应用中，空芯光纤与实芯光纤之间的连接转换也成为一个亟待解决的问题。
