在2021年的线上光通信大会（OFC2021）上，空芯光纤再次成为关注的焦点，而且人们的关注点正在扩大。人们关注点，已经从去年创纪录的低损耗，扩展到了布线和应用，包括5G网络、数据中心和长距离传输的光纤回程。OFC 2021会议后，还报告了多个频段的最低损耗记录。这一热门研究领域正在成长为一项技术。
在OFC前一周，英国电信宣布它已经在英国电信实验室与Lumenisity公司和全球网络公司Mavenir合作，一起测试10km长的空芯光纤光缆。该光缆使用Lumenisity公司获得专利的嵌套式反谐振无节点光纤（NANF）；其平均损耗为1dB/km，尽管该损耗值远高于0.28dB/km的记录，但对于测试应用来说已经足够。
英国电信实验室光网络研究负责人Andrew Lord说：“我们正试图发现空芯光纤是否真的对5G移动通信和安全传输系统有用。”网络设备中的延迟和通过实芯光纤传输的延迟，使得5G网络的延迟要求很紧；而空芯光纤有望在光纤回程到分配中心的10~20km范围内，实现更快的传输。
空芯光纤的另一个好处是非线性非常低，这是安全网络的一个重要问题。根据Lord的说法，量子密钥传输一次发送一个光子，这使得实芯光纤的拉曼非线性成为“痛苦的遭遇，因为它会在你不希望出现的波长处产生光子”。
其他主要目标是测试新光缆的物理耐久性和热稳定性。Lord介绍说：“有了空芯光纤，通过光纤传输的数据包的抖动，要比实芯光纤小得多。”每秒数百吉比特的高抖动会成为一个问题，这种情况下可能需要主动稳定措施。
Lumenisity公司首席执行官David Park表示：“我们之所以关注光缆，因为它是客户实际使用的东西。到目前为止，英国南安普顿大学已经研制出了NANF光纤，NANF光纤也是南安普顿大学开发出来的。现在，Lumenisity公司自己的工厂设施已经接近完工，并将在年底前投入使用。Park说：“我们相信空芯光纤将成为标准单模光纤的补充，满足那些要求“更低的延迟、极低的非线性和具有成本效益”的应用需求。
图1：空芯NANF光纤的制造。（图片来源：Lumenisity）
Lumenisity公司推出了其去年发布的CoreSmart光缆的第二代版本，它使用NANF光纤，在1310nm以及1530~1625nm全C和L铒波段上进行单模传输。新光缆还为数据中心和5G提供了更高的带宽和更长的传输距离。
在与英国电信实验室进行的一项测试中，通过一条10km长的光缆，在C波段加载38个信道，演示了无差错密集波分复用（DWDM），速度为400Gbit/s。该演示包括通过400ZR QSFP-DD收发器传输三个400Gbit/s的通道。400ZR是400Gbit/s的可插拔网络接口的行业标准，允许在联网操作中插入可互换的收发器——这是电信业公认的一系列标准中的一个。空芯光纤被接受是其成熟的标志。
在其他测试中，Lumenisity公司与Ciena公司合作，通过超过20km的CoreSmart光缆，在没有放大的情况下，点对点地传输48个800Gbit/s的通道，总计38Tbit/s。光缆和光子系统都是商用的。据Lumenisity公司称，到明年，新一代光缆应该能在无需放大的情况下覆盖50~100km。在OFC会议上展示的一个循环回路实验有45个通道，在1000km距离下跨越整个C波段，但使用了放大器。
NANF设计中一个看似微小的变化，实现了在一系列波长范围内最小损耗的新记录。具有六个嵌套管的空芯光纤创造了最后一轮记录，但要做到这一点，需要对微结构包层进行非常仔细的调整：要么以增加串扰为代价减少基模的损耗；要么以增加基模损耗为代价，增加高阶模式的消隐。[1]后来，南安普顿大学的Francesco Poletti报告说，只使用了五个嵌套管。[2]增加管内的体积可以减少基模损耗，同时增加高阶模式的损耗，解决了这些问题（见图2）。
图2：五管NANF光纤的横截面。（图片来源：Lumenisity）
五管光纤在两个短波段产生了迄今为止报告的任何光纤类型的最低损耗：0.6dB/km@850nm和0.3 dB/km@1060nm。在这两个波长处，实芯光纤的损耗更高。这些损耗是实芯光纤损耗的一半，加上低色散和低延迟，空芯光纤在这些波长开辟了新机会。他们还报告了空芯光纤在两个较长波长处的最低损耗：0.4dB/km@1310nm和0.22 dB/km@1625nm。在这两个波长处，最好的实芯光纤有较低的损耗，但空芯光纤有其他优势。
来自意大利Politechnico di Torino和LINKS基金会的一个小组，在一对循环回路实验中使用了11.5km的五管空芯光纤。[3]在一个案例中，NANF光纤和实芯光纤的组合，在C波段的41个信道上循环传输32Gbaud，长达2070km。在另一个案例中，他们只使用了空芯光纤，达到了4020km，其中有几个通道超过了5000km。
来源：LFWC杂志
参考文献
1. M. A. Iqbal, “First demonstration of 400ZRDWDM transmission through field deployable hollow-core fiber cable,” OFC 2021,paper F4C.2.
2. F. Poletti, “Hollow core NANFs with five nestedtubes and record low loss at 850, 1060, 1300 and 1625nm,” OFC 2021, postdeadlinepaper F3A.4.
3. P. Poggiolini, “Ultra-long-haul WDM transmissionin a reduced inter-modal interference NANF hollow-core fiber,” OFC 2021,postdeadline paper F3B.5.
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