空芯光纖三重門(mén)（上）|材料、性能、工程：從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化三大技術(shù)高地

      ICC訊 當(dāng)空芯光纖（HCF）的衰減系數(shù)突破0.1dB/km，一舉超越傳統(tǒng)實(shí)芯光纖的理論極限時(shí)，整個(gè)行業(yè)為之振奮。然而，這輝煌的里程碑并非終點(diǎn)，而是下一段更艱巨攀登的起點(diǎn)。從性能“奇點(diǎn)”到規(guī)模商用，空芯光纖正面臨哪些必須攻克的技術(shù)堡壘？ICC訊石在成功舉辦了IFOC 2025空芯光纖論壇后，繼續(xù)聆聽(tīng)了來(lái)自產(chǎn)學(xué)研用各環(huán)節(jié)一線專(zhuān)家的聲音，以使其成為擁有清晰路標(biāo)的行動(dòng)指南。

一、 材料基石：玻璃管的“純凈”革命

      技術(shù)突破始于源頭。一位高校研究院所專(zhuān)家一針見(jiàn)血地指出：“未來(lái)值得重點(diǎn)關(guān)注的，反而是玻璃管原材料的品質(zhì)與穩(wěn)定性控制?！?這看似基礎(chǔ)的一環(huán)，恰恰是決定空芯光纖性能一致性和良率的命門(mén)。無(wú)論是光子帶隙還是反諧振結(jié)構(gòu)，其精密的光學(xué)特性都構(gòu)建于微觀的玻璃材料和玻璃管之上。任何微小的成分缺陷或尺寸不均，都會(huì)在高速拉絲過(guò)程中被放大，最終影響光纖的性能。對(duì)材料“純凈度”與“一致性”的極致追求，是空芯光纖邁過(guò)實(shí)驗(yàn)室樣品階段，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、批量生產(chǎn)的第一道關(guān)卡。

二、 性能優(yōu)化：直面氣體吸收、損耗譜與模場(chǎng)干擾三大“內(nèi)耗”

      運(yùn)營(yíng)商應(yīng)用方代表從使用角度提出了更具體的挑戰(zhàn)：“目前有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題亟需解決：氣體吸收、損耗譜平坦性與模間干擾?！?

      氣體吸收：空心通道中殘留的微量水汽/羥基（H2O）、二氧化碳（CO2）等氣體分子，會(huì)在特定波長(zhǎng)形成吸收峰，蠶食其超低損耗的優(yōu)勢(shì)。

      損耗譜平坦性：實(shí)現(xiàn)在整個(gè)通信窗口（如O-band到C/L-band）內(nèi)都具有均勻且極低的損耗，而非僅在某個(gè)孤立波段表現(xiàn)優(yōu)異，對(duì)于波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)至關(guān)重要。

      模場(chǎng)干擾：確保光信號(hào)在空芯中穩(wěn)定傳輸，抑制模式耦合與串?dāng)_，是保證大容量、長(zhǎng)距離傳輸可靠性的基礎(chǔ)。

      解決這三大“內(nèi)耗”，需要從機(jī)理研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制備工藝到封裝測(cè)試的全鏈路協(xié)同創(chuàng)新。

三、 工程賦能：測(cè)試與熔接的“適配器”亟待完善

      技術(shù)的成熟離不開(kāi)配套工具的支撐。測(cè)試和熔接領(lǐng)域的專(zhuān)家指出了工程化面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

      測(cè)試挑戰(zhàn)：測(cè)試專(zhuān)家表示，幸運(yùn)的是多數(shù)現(xiàn)有儀器可重用，但單端OTDR（光時(shí)域反射儀）的缺失是當(dāng)前工程維護(hù)的最大痛點(diǎn)。由于空氣散射極弱，傳統(tǒng)OTDR難以準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。開(kāi)發(fā)出高性能的單端測(cè)試OTDR，將成為空芯光纖光纜線路高效部署和維護(hù)的“必需品”。

      熔接工藝：熔接專(zhuān)家強(qiáng)調(diào)，需通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化提升光纖一致性，并優(yōu)化熔接機(jī)性能與環(huán)境，最大限度減少熔接過(guò)程中水汽等污染物進(jìn)入空芯，這是保障系統(tǒng)端到端性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

      空芯光纖的技術(shù)攻堅(jiān)已進(jìn)入“深水區(qū)”，從宏觀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深入到微觀的材料科學(xué)、氣體動(dòng)力學(xué)和工藝控制。正如產(chǎn)業(yè)專(zhuān)家所言，這需要光纖廠家、設(shè)備商、運(yùn)營(yíng)商形成合力，每前進(jìn)一小步，都是在為空芯光纖的規(guī)?；磥?lái)鋪平道路。學(xué)術(shù)科研單位也要發(fā)揮畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，深入基礎(chǔ)解答底層疑問(wèn)，以興趣為導(dǎo)向探索新方法在空芯光纖領(lǐng)域的創(chuàng)造性應(yīng)用。

（本文得到了光纖行業(yè)發(fā)展高級(jí)顧問(wèn) 閆長(zhǎng)鹍、暨南大學(xué) 丁偉、領(lǐng)纖科技 高壽飛、中國(guó)移動(dòng) 王東、迪威普光電 徐道坤、EXFO 孫學(xué)瑞等支持與幫助）