空芯光纤，为什么这么火？

空芯光纤，为什么这么火？

空芯光纤（Hollow-core fiber，HCF）是一种新型光纤技术，与传统玻芯光纤相比，具有更低的时延和损耗，以及更强的激光传输能力。近年来，随着微软收购Lumenisity等商业动态，空芯光纤技术备受关注。本文将为您详细介绍空芯光纤的基本概念、发展历程、技术优势及应用场景。

什么是空芯光纤

空芯光纤，也被称为“空心光纤”，是一种新型光纤。与传统光纤不同的是，空芯光纤的纤芯部分为空气、惰性气体或真空，而不是传统的石英玻璃。这种设计使得光信号在空芯光纤中的传播速度比在传统光纤中快47%左右，从而大幅降低了通信时延。

传统光纤纤芯结构

空芯光纤的发展演进

空芯光纤的概念最早可以追溯到20世纪60年代，但直到1987年光子晶体概念的提出，才为其实现提供了可能。1991年，英国南安普顿大学首次提出了光子晶体光纤的概念，随后在1996年成功研制出实芯光子晶体光纤样品。1999年，菲利普·罗素等人在《Science》发表论文，提出了空芯单模光子带隙型光子晶体光纤。

反谐振空芯光纤（早期型）

2019年，南安普顿大学光电研究中心的弗朗西斯科·伯乐蒂团队发明了嵌套式抗共振无节点光纤（NANF），将空芯光纤的损耗降低至1.3dB/km。2020年，Lumenisity公司将NANF光纤的损耗进一步降低至0.28dB/km，这一突破性进展引起了整个行业的关注。

NANF光纤结构

空芯光纤的优点

1. 更低的时延：空芯光纤的时延比传统光纤低约三分之一，对于高频金融交易、远程医疗等场景具有重要意义。
2. 更低的损耗：目前空芯光纤的损耗已达到0.174dB/km，理论极限可低于0.1dB/km。
3. 支持更多光波段：空芯光纤可以轻松支持O、S、E、C、L、U等多种波段的光。
4. 减少非线性效应：空芯光纤的非线性效应比传统光纤低3-4个数量级。
5. 高功率激光传输能力：空芯光纤能够承受千瓦级高功率激光，不易损坏。

空芯光纤的应用场景

1. 通信领域：低损耗和低时延特性使其非常适合用于光纤通信，特别是在时延敏感的应用场景。
2. 传感领域：空芯光纤的灵活性和大孔径特性使其在环境感知领域具有优势。
3. 激光应用：高功率激光传输能力使其在工业制造、医疗等领域有广泛的应用前景。

未来展望

虽然空芯光纤技术已经取得了显著进展，但仍面临一些挑战，如标准化、规模化生产、工程化部署等问题。随着技术的不断成熟，空芯光纤有望在未来的通信和工业领域发挥重要作用。

参考资料：

1. 南安普顿大学光电研究中心（ORC）相关论文
2. 《反谐振空芯光纤或将成为超高速光传输系统的理想介质》，中国移动李晗
3. 《光子晶体光纤30周年：微结构光纤简史》，Thorlabs
4. 《光子晶体光纤的特性及应用发展趋势》，江苏亨通光纤，陈伟
5. 《揭秘空芯光纤：未来通信的“光速之路”》，中兴文档
6. 《空心NANF光纤，什么是反谐振无节点》，光通信女人
7. 《空芯光纤HCF最新进展》，Fiber，知乎