微軟支持的研究團隊制造出具有最低信號損失的光纖空心電纜

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一個由微軟支持的研究團隊（來自南安普頓大學光電子研究中心的衍生公司 Lumenisity）建造了空心光纖電纜，聲稱這是有史以來記錄到的最低信號損失。該團隊于 9 月 1 日在《自然·光子學》雜志上發表聲明，稱使用一種名為雙層嵌套非諧振無節點光纖（DNANF）的設計，在 1550nm 處實現了 0.091 dB/km。

這個數字低于當今最佳二氧化硅光纖的~0.14 dB/km 的下限——這個數字自 20 世紀 80 年代以來并沒有顯著改善。根據研究人員的數據，這是“過去 40 年來波導技術最值得注意的改進之一。”

傳統單模光纖通過玻璃引導光，使信號速度降至約 200 萬米每秒，這是其真空速度的三分之二。相比之下，空芯光纖主要讓光子通過空氣——將延遲減少近一半并最小化非線性效應。然而，這也帶來了一筆陡峭的代價：空芯設計在超過 1 dB/km 的速率下泄漏能量，實際上將它們限制在短距離的專業鏈路中。

DNANF 設計通過使用僅幾微米厚的同心玻璃管解決了這個問題。這些管子像微型鏡子一樣，將光反射回空氣芯并抑制高階模式。在 15 公里長的卷軸上使用多種測量方法（包括光時域反射計）進行測試，確認了衰減低于 0.1 dB/km。

同樣重要的是：損耗保持在 0.2 dB/km 以下，覆蓋了 66THz 的頻譜帶。這比二氧化硅表現最佳的窄電信窗口要寬得多。此外，色散——即不同波長的光在介質中傳播速度不同——據報道比傳統光纖低七倍，這可以簡化收發器設計并減少網絡設備中的能耗。

微軟 2022 年對 Lumenisity 的收購是一個明顯的跡象，表明其打算將空心光纖技術從實驗室推向生產。當時，該公司空心光纖的損耗約為 2.5 dB/km，這仍然遠低于傳統玻璃光纖的~0.14 dB/km 的下限。

在與團隊共同進行的一項試點項目之后，微軟告訴網絡世界 ，大約有 1,200 公里的新光纖正在傳輸實時流量。在 2024 年的微軟 Ignite 會議上，CEO 薩提亞·納德拉宣布 ，該公司計劃在未來兩年內在 Azure 網絡中部署 15,000 公里的光纖，以支持人工智能連接。

弗朗切斯科·波萊蒂，這位共同發明了該設計的人表示，所達到的低損耗水平可以讓運營商“跳過每一個兩到三個放大站點，從而顯著降低資本和運營支出。”

當然，仍然存在一些挑戰。擴大生產將需要新的工具，標準尚未制定。但首次，一種通過空氣傳輸光的纖維不僅更快 而且 損耗更低，試圖取代它。