科技日报记者 崔爽

近日，我国完成全球首个千公里空芯光纤双向实时传输验证，这意味着我国在新一代通信网关键技术领域取得新突破。

据了解，这次试验在1007.48公里的光纤线路上，首次实现双向各64Tb（太比特）每秒的信号同步传输，千公里信号单程传输只需3.43毫秒，创造了空芯光纤实时传输距离的新纪录。

空芯光纤相比于传统石英光芯的优越性在哪里？将来又会应用在哪些场景？记者就此采访了有关专家。

第一问：空芯光纤有何优势？

传统光纤以石英玻璃为传输介质，光信号在玻璃纤芯中传播。而空芯光纤则通过特殊的微结构设计，让光信号主要在空气芯中传输。传输介质的变化，带来性能上的提升。

“相比于传统的实芯光纤，空芯光纤具有低衰减系数、低非线性、低回波损耗、低色散、大带宽等特性，这些特性的根源在于光信号主要在气体纤芯中传输，摆脱了石英介质带来的固有局限。”中国电信新一代信息通信专业首席专家霍晓莉说。

具体来看，光信号在气体中传播，能够有效降低介质对信号传输的影响，减少信号损耗和非线性效应。这不仅有助于降低传输时延，也为提高传输容量、延长传输距离创造了条件。

中国电信科研人员在实验室研究空芯光纤。图片来源：中国电信研究院

第二问：攻克了哪些难题？

“本次突破来自系统层面与光纤层面的协同攻关。”霍晓莉表示。

她进一步解释，在系统层面，项目团队不只是要实现传输指标上的突破，还要贴合运营商现网的实际需求。“试验过程基本还原了真实铺设情况，还预留充足的维护余量，保障通信线路在整个生命周期内都能稳定运行。”霍晓莉说。

针对空芯光纤自身的传输特点，团队还建立了专门的仿真模型，模拟信号在光纤中的传输情况，据此优化线路配置，并配套轻量化功率调控策略，让整个传输系统达到最佳性能。

在光纤层面，团队则重点解决了气体吸收造成光信号损耗的问题。早期空芯光纤内部残留的空气中含有一氧化碳、二氧化碳等气体成分，这些气体会吸收部分光信号。传输距离越长，信号劣化越明显，影响传输容量。

为解决这一问题，项目团队用高纯氩气替换光纤内的空气，从而消除气体吸收对信号传输的影响，实现全波段稳定传输。此外，团队还优化了光纤结构和制作工艺，将光纤整体链路在1550纳米波长下的损耗控制在0.1dB/km以下，即每公里光功率损耗不到0.1分贝。相比最好的商用实芯光纤，损耗降低一半以上，进一步延长了信号传输距离。

第三问：对建设全国一体化算力网络有何意义？

“目前空芯光纤的价格仍然较高，比传统的单模光纤高出了几百倍，因此只能优先落地在高价值、时延高度敏感的互联场景，然后逐步渗透多种场景。”霍晓莉认为。

图片来源：视觉中国

她介绍，从商用落地节奏来看，金融高频交易专线是首选场景。毫秒级时延差异直接决定交易收益，粤港跨境证券专线已率先完成空芯光纤商用，充分验证了其超低时延价值。下一阶段，空芯光纤可能逐步拓展至大型数据中心互联场景，这类业务同时对低时延与超大带宽有刚性需求。霍晓莉介绍，微软已率先把空芯光纤用于跨数据中心互联链路。

随着人工智能大模型训练和推理需求增长，算力资源正加快向集群化、分布式方向发展，不同区域算力中心之间需要更加高效的数据传输通道。放眼全国一体化算力网络建设，霍晓莉介绍，骨干链路正从单波400Gb/s（千兆比特/秒）向800Gb/s、1.6Tb/s高速演进，同时执行严格分层时延指标，跨枢纽骨干单向时延控制在20毫秒以内，区域算力网5毫秒、城市算力网1毫秒。

“空芯光纤刚好可以同时满足超高单波速率、大容量、低时延三重要求，可有效拓宽算力调度边界，支撑大模型分布式训练等时延敏感业务实现东数西算跨区域调度。”霍晓莉表示，随着光纤制造工艺不断成熟、产业链配套逐步完善，空芯光纤有望在高价值场景中率先落地，并为更大范围的算力互联提供新的技术支撑。

编辑：王程玥

审核：宋慈