通信世界网消息（CWW）在5G-A逐步推进、万兆光网启航、生成式AI崛起的时代浪潮下，新型光纤发展势头渐起，多类型产品齐头并进，技术成果频现。本文重点介绍了新型光纤的发展背景、现状以及对未来应用前景的展望，以期为产业发展提供一些建议。
光纤通信网络新需求和新技术方向
光纤通信网络是5G、数据中心、算力网、物联网等新型基础设施的“承载底座”，是连接“算力”和“数据”的基础网络。截至2024年第三季度，我国光缆线路总里程已达7183万千米，继续保持稳定增长态势（如图1所示）。随着我国400G光传输系统商用规模逐步扩大，G.654.E光纤在干线的部署显著提速，其已成为适配400Gbit/s及以上超高速长距离光传输的应用优选。在全球数据流量持续快速增长的背景下，光纤通信网络在容量、距离、时延等方面面临更高的性能要求，新型光纤已成为构建更高质量光纤通信网络的必需品。
图1 2015年至2024年9月我国光缆线路总里程变化情况
从新型光纤的技术发展来看，超低损光纤、空分复用光纤、空芯光纤是三大重点方向（如图2所示），可助力光纤通信网络的性能提升。其中，超低损光纤是当前提升光网络传输性能的关键，可适配单波400Gbit/s及以上超高速、长距离、多波段、大容量传输系统，提供优质的全光互联性能。以“多芯少模”为主的空分复用光纤技术，可实现单纤传输容量的倍增，因此成为未来将传输容量提升至T比特量级的重要候选技术。空芯光纤具备超大带宽、超低时延、超低传输损耗和超低非线性等本征优势，特别是其已展现出突破传统实芯光纤技术瓶颈的性能优势，具备重塑光通信产业发展范式的巨大潜力。
图2 新型光纤发展的三大重点方向
新型光纤发展现状及面临的挑战
超低损光纤已进入规模商用阶段，我国应加快部署
当前，超低损光纤技术已趋于成熟，正助力光传输系统向超高速、大容量、长距离等方向迈进。
从我国干线网络应用情况来看，G.652.D光纤在数量上占据绝对优势，占比超95%。它支持单波400Gbit/s及更高速率、“C+L”及更宽波段传输，在超长距大容量传输方面展现出优越的性能，并且还在向低损耗方向优化提升。目前，G.654.E光纤的制备技术已经成熟，大有效面积纤芯不仅使其具备更低的非线性特性，还大幅降低传输损耗。
从产业链发展来看，中国的长飞、亨通光电、烽火通信、中天科技，以及美国康宁、日本住友等国内外知名企业纷纷推出了超低损光纤商用产品，我国三大运营商均已启动规模采购和部署工作。我国部署的G.654.E新型超低损耗光缆（含G.652.D和G.654.E混缆）在2023年已超过3.5万皮长公里，并且在2024年持续扩大部署规模，同时该光缆也在电力和铁路等行业专网中得到应用。
可以预见，在未来几年，随着“八横八纵”干线网中光缆逐渐达到退网年限，我国光纤通信网络将加快推进G.654.E等新型超低损光纤在国家骨干网、省际干线网以及省内干线网中的大规模部署，满足单波400Gbit/s、800Gbit/s及更高速率的超大容量光传输系统的应用需求，为信息通信领域新质生产力的形成和算力网络的高质量发展提供有力支撑。
空分复用光纤在陆缆和海缆中同步展开应用探索
受传统光纤本征特性制约，单模光纤的容量被限定在100Tbit/s量级。为突破单模光纤传输的容量瓶颈，国内外研究机构纷纷将研究重点转向基于空分复用光纤的下一代光纤通信技术。
从技术发展态势来看，在空分复用光纤及其系统的研究领域，目前我国的研究水平与国际基本保持同步。不过，鉴于主要关键技术和器件尚未成熟，现阶段暂不具备大规模商用的条件。未来，需要“产学研用”各方进一步加大研发投入，力争实现关键突破。
在国际研究和应用方面，2024年，谷歌与日本NEC公司展开合作，运用多芯光纤技术部署TPU海底光缆系统，预计2025年底完成建设并投入使用。同年，在欧洲光通信会议（ECOC）上，日本国家信息与通信技术研究院（NICT）公布了基于38芯3模光纤，实现容量达22.9Pbit/s的光传输系统成果。此外，2024年，日本电信运营商NTT携手NEC公司采用12芯光纤开展了7280km的跨洋传输试验。
在国内研究和应用方面，2023年，中国信科利用19芯单模多芯光纤，建成了总传输容量达4.1Pbit/s的光传输系统。2024年，长飞联合中国移动成功开展数据中心多芯光纤解决方案的试点工作。同年，亨通光电开展38芯分布式传感与大容量通信共纤传输技术的研究工作。
从产业整体进展来看，基于多芯的空分复用光纤将率先在海缆光通信和数据中心互联场景中开展应用试验，进而推动商业应用。
空芯光纤有望成为颠覆光通信产业发展范式的重要使能技术
从传输容量、带宽、时延、非线性效应、色散等关键传输性能指标来看，空芯光纤均优于传统实芯光纤。未来，空芯光纤有望在光纤光缆、光器件、光通信系统等领域，引发颠覆性的技术创新，推动全新应用场景的开拓。我国应紧紧抓住这一技术创新机遇期，加快技术攻关步伐，力求在空芯光纤技术领域取得领先优势。
在空芯光纤结构体系中，反谐振结构的性能优势尤为显著。该结构于2002年由英国巴斯大学团队提出。此后，以英国巴斯大学、南安普顿大学和美国微软公司为代表的科研机构和企业，在空芯光纤技术的研发及应用推广方面表现积极，积累了一定的技术和产业先发优势。在第49届光网络与通信研讨会及博览会上，他们公布了实现1550nm波段光纤传输损耗低于0.11dB/km的技术成果，成功突破了0.14dB/km的传统光纤损耗极限。
我国高校、科研院所、光纤光缆企业和运营商已持续多年开展空芯光纤相关技术研究。从已报道的研究进展来看，我国整体技术研究水平与国际保持同步，并且在现网试验方面进行了多维度的应用探索。不过，总体而言，空芯光纤光缆的相关制备工艺及光传输系统的整体技术成熟度仍有待进一步提升，在关键指标和现网应用方面仍存在诸多问题，亟待通过试验加以验证和突破。
空芯光纤具有颠覆光通信生态的潜力，且在技术研究、相关产业资源投入以及应用等方面处于发展的重要窗口期，因此，行业竞争激烈。我国须进一步凝聚产业合力，加大在技术研发和产业布局方面的投入力度，加快提升光纤光缆制备、光模块器件、光传输系统等领域的技术成熟度，逐步形成我国在该领域的技术优势，巩固我国光纤光缆和光通信产业在全球的引领地位。
新型光纤国际国内标准化进展
当前，光纤光缆国际标准已完成体系化构建，我国在标准化建设方面整体与国际同步。光纤光缆国际标准主要由国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）第15研究组第5课题组以及国际电工委员会（IEC）SC 86工作组承担制定工作，目前标准体系已较为完善。最新的研究周期主要围绕空分复用光纤和光电混合缆方向展开研究，欧盟、美国、日本和中国的相关单位积极参与。在国内，中国通信标准化协会传送网与接入网技术工作委员会（CCSA TC6）的WG1、WG3、WG4工作组已发布通信行业光纤光缆、器件及其传输系统的系列标准。在空分复用光纤、空芯光纤等新型光纤领域，工作组也已立项并开展了多项课题研究，后续还将逐步推进新型光纤相关标准的立项与研究工作。
在推动新型光纤国际标准化的进程中，我国还应在以下方面凝聚产业合力，协同开展工作。
在超低损光纤领域，ITU-T的G.652和G.654标准已发布多年。当前，面向单波800Gbit/s及以上速率的长距应用场景，出现了比“C6T+L6T”更宽的可用频谱需求，以及更低截止波长的需求；同时，还需要进一步开展新型超低损耗大有效面积单模光纤关键参数指标的研究工作，并推进相关标准的制定，以形成国际统一标准。
在空分复用光纤领域，2023年12月ITU-T SG15会议对G.sup.G.65x进行立项，启动了空分复用光纤标准的研究制定工作，旨在研究确定空分复用光纤的类型、预期应用领域、技术框架以及路线图。同时，在海缆标准领域优先开展“多芯少模”相关研究，特别是2芯、4芯单模光纤等标准的研究和制定。我国应紧抓标准制定的契机，在国际标准制定工作中持续贡献力量。
在空芯光纤领域，ITU-T的国际标准化研究虽尚未启动，但目前已有相关提案进入讨论阶段。国内方面，CCSA TC6已立项研究课题，正全面开展光纤、器件和系统等方面的技术研究，在统一国内技术要求后，也将协同推进国际标准的制定工作。可以预见，未来空芯光纤将成为新型光纤国际标准研究的热点。
总结展望
面向算力互联等新需求，未来几年，光纤光缆产业将处于新型光纤技术研究提速和部署应用的关键时期，全球的光纤光缆需求呈现持续增长的态势。目前，我国光纤光缆需求和供给规模在全球市场中均占50%左右，但在新型光纤相关技术研究及应用探索方面，仍处于跟跑或并跑阶段。此外，我国光纤光缆产业链条基本完备，但在特定原材料方面存在短板，产业结构有待进一步优化调整。
未来，我国应紧紧抓住空芯光纤等新型光纤技术发展的重要创新机遇期，持续巩固自身产业优势，一体化推进超低损耗光纤、多芯光纤、空芯光纤等新型光纤，以及相应模块器件、设备和系统等核心技术的持续攻关工作，加快应用试点，推进规模部署，从而提升我国新一代光纤通信技术和光网络的核心竞争力，加速培育新型生产力，筑牢我国网络强国根基。
