摘要：光纤技术的飞跃打破了以前的限制，实现了专家曾经认为不可能实现的目标：使用一根不比人的头发粗的光纤，以每秒 1.02 拍比特的速度传输数据——足以将 Netflix 上的每部电影下载 30 次以上，传输距离为 1,808 公里。
光纤技术的飞跃打破了以前的限制，实现了专家曾经认为不可能实现的目标：使用一根不比人的头发粗的光纤，以每秒 1.02 拍比特的速度传输数据——足以将 Netflix 上的每部电影下载 30 次以上，传输距离为 1,808 公里。
这项突破的核心是由日本国家信息通信技术研究所 (NICT) 和住友电气工业公司推动的，它是一种 19 芯光纤，标准包层直径为 0.125 毫米，旨在无缝融入现有基础设施，无需进行昂贵的升级。
每根纤芯都充当独立的数据通道，在与传统单芯光纤相同的空间内共同形成“19车道高速公路”。
与早期仅限于短距离或专用波长带的多芯设计不同，由于改进了芯线排列，与之前的型号相比，该光纤可将信号损失减少 40%，因此能够在 C 和 L 波段（全球使用的商业标准）上高效运行。
实验的成功依赖于一个复杂的循环环路系统。信号在86.1公里长的光纤线路中传输了21次，模拟了相当于连接柏林和那不勒斯或札幌和福冈的跨大陆旅程。
为了在这段距离内保持完整性，研究人员部署了一个双波段光放大系统，该系统由分别增强C波段和L波段信号的设备组成。这使得180个不同的波长能够使用16QAM调制同时传输数据，这种方法可以在每个脉冲中包含更多信息。
在接收端，19 通道检测器与先进的 MIMO（多输入多输出）处理技术相结合，剖析了核心之间的干扰，就像在拥挤的房间里理清 19 个重叠的对话一样。
该数字信号处理器利用十多年来多核研究开发的算法，以前所未有的速度提取可用数据，同时纠正 1,808 公里内累积的失真。
这一成就是多年来循序渐进的成果的结晶。2023年，同一团队实现了每秒1.7PB的速率，但传输距离仅为63.5公里。此前，使用4芯光纤的尝试通过利用不太实用的S波段，在12,345公里的传输距离上实现了0.138PB的速率，而15模光纤由于传播特性不匹配，在超过1,001公里的传输距离上信号失真严重。
新型 19 芯光纤的均匀纤芯设计避开了这些问题，实现了每公里每秒 1.86 艾比特的容量距离乘积 - 比标准光纤的先前记录高出 14 倍。
该论文是旧金山 OFC 2025 大会截稿后评价最高的论文，发表之际正值全球数据流量预计到 2030 年将增长两倍之时。
尽管仍然存在诸多挑战，例如优化放大器效率以及将MIMO处理扩展至实际应用，但该技术为实现PB级网络提供了一条可行的途径。研究人员的目标是改进大规模部署的生产技术，从而有望实现每小时传输相当于整个数据中心信息的跨洋电缆。
研究人员的目标是改进大规模部署的生产技术，有可能实现跨洋电缆每小时传输整个数据中心的信息。
设计该光纤耦合芯结构的住友电工工程师指出，现有的生产线只需进行最少的改造即可适应生产 19 芯设计。
与此同时，NICT 团队正在探索人工智能驱动的信号处理，以进一步提升速度。随着 6G 和量子计算的日益临近，这一突破将使光纤不仅成为未来互联网的骨干，更将成为超互联全球基础设施的中枢神经系统。
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来源：半导体行业观察一点号
