微軟 Lumenisity 新世代中空光纖打破 40 年技術瓶頸，速度與損耗首次全面超越傳統玻璃

微軟支持的Lumenisity研究團隊近日宣布，他們成功研發出一種新型的中空光纖電纜，並聲稱其信號損失為光纖歷史上最低。這項突破性的研究由南安普敦大學光電子研究中心（University of Southampton Optoelectronics Research Center）的衍生公司 Lumenisity 主導，並於 1 日發表在《Nature Photonics》期刊上。根據研究團隊的報告，這種名為雙重嵌套反共振無節點光纖（DNANF）的設計，在 1,550 奈米波長下實現了 0.091 dB/km 的信號損失，顯著低於目前最佳的二氧化矽光纖約 0.14 dB/km 的損失水平，這一數字自 1980 年代以來幾乎沒有實質性改善。

傳統的單模光纖透過玻璃傳導光線，信號速度約為每秒2億米，僅為真空速度的三分之二。而中空光纖則主要透過空氣傳導光子，將延遲減少近一半，並最小化非線性效應。儘管如此，早期的中空光纖設計因能量洩漏率超過1 dB/km而受到限制，僅能用於短距離專用鏈路。DNANF設計透過使用多層微米級的同心玻璃管做為「鏡子」來解決這一問題，這些管子將光線反彈回空心核心，抑制高階模式。經過15公里長的纜線測試，使用多種測量方法，包括光時域反射測量，確認其衰減率低於0.1 dB/km，並且在66THz的光譜範圍內損失保持在0.2 dB/km以下，這一範圍遠超過二氧化矽的最佳性能區域。

此外，這種新型光纖的色散現象也顯著改善，報告顯示其色散率比傳統光纖低七倍，這將簡化收發器設計並降低網路設備的能耗。微軟在2022年收購Lumenisity，彰顯其加速雲端網路基礎建設的決心，尤其是面向支援人工智慧等高頻寬、低延遲需求。當時，該公司的中空光纖損失約為2.5 dB/km，仍遠高於傳統光纖的0.14 dB/km。根據與研究團隊的合作項目，微軟表示，目前已有約1,200公里的新光纖在實際運行中，並計劃在未來兩年內在Azure網絡上部署15,000公里的光纖，以支援人工智慧的連接。

該設計的共同發明人弗朗切斯科·波勒蒂（Francesco Poletti）表示，這種低損失的光纖將使營運商能夠「跳過每兩到三個放大器中的一個，進而顯著降低資本和營運支出」。儘管如此，生產規模的擴大仍面臨新工具的需求，且尚未制定相關標準。但這一創新標誌著，首次有一種透過空氣傳導光的光纖在速度和損失上均優於其玻璃對手，預示著光通訊領域的重大飛躍，並有望引領下一代高速低延遲光網路基礎架構。