微软支持的Lumenisity研究团队近日宣布，他们成功研发出一种新型的中空光纤电缆，并声称其信号损失为光纤历史上最低。这项突破性的研究由南安普敦大学光电子研究中心（University of Southampton Optoelectronics Research Center）的衍生公司Lumenisity主导，并于1日发表在《Nature Photonics》期刊上。根据研究团队的报告，这种名为双重嵌套反共振无节点光纤（DNANF）的设计，在1,550纳米波长下实现了0.091 dB/km的信号损失，显著低于目前最佳的二氧化硅光纤约0.14 dB/km的损失水平，这一数字自1980年代以来几乎没有实质性改善。
传统的单模光纤通过玻璃传导光线，信号速度约为每秒2亿米，仅为真空速度的三分之二。而中空光纤则主要通过空气传导光子，将延迟减少近一半，并最小化非线性效应。尽管如此，早期的中空光纤设计因能量泄露率超过1 dB/km而受到限制，仅能用于短距离专用链路。DNANF设计通过使用多层微米级的同心玻璃管作为“镜子”来解决这一问题，这些管子将光线反弹回空心核心，抑制高端模式。经过15公里长的缆线测试，使用多种测量方法，包括光时域反射测量，确认其衰减率低于0.1 dB/km，并且在66THz的光谱范围内损失保持在0.2 dB/km以下，这一范围远超过二氧化硅的最佳性能区域。
此外，这种新型光纤的色散现象也显著改善，报告显示其色散率比传统光纤低七倍，这将简化收发器设计并降低网络设备的能耗。微软在2022年收购Lumenisity，彰显其加速云计算网络基础建设的决心，尤其是面向支持人工智能等高带宽、低延迟需求。当时，该公司的中空光纤损失约为2.5 dB/km，仍远高于传统光纤的0.14 dB/km。根据与研究团队的合作项目，微软表示，目前已有约1,200公里的新光纤在实际运行中，并计划在未来两年内在Azure网络上部署15,000公里的光纤，以支持人工智能的连接。
该设计的共同发明人弗朗切斯科·波勒蒂（Francesco Poletti）表示，这种低损失的光纤将使运营商能够“跳过每两到三个放大器中的一个，进而显著降低资本和运营支出”。尽管如此，生产规模的扩大仍面临新工具的需求，且尚未制定相关标准。但这一创新标志着，首次有一种通过空气传导光的光纤在速度和损失上均优于其玻璃对手，预示着光通信领域的重大飞跃，并有望引领下一代高速低延迟光网络基础架构。
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