摘要：空芯光纤，网上很多文章也称之为“空心光纤”，英文名为Hollow-core fiber（HCF），是一种新型光纤。

什么是空芯光纤

空芯光纤，网上很多文章也称之为“空心光纤”，英文名为Hollow-core fiber（HCF），是一种新型光纤。

与传统光纤以玻璃等固体材料为纤芯不同，空芯光纤的中心是空气或其他气体构成的空心区域，光主要在空心区域中传输。相比于传统光纤，空芯光纤的优势在于低损耗（从传统的0.14dB/km左右降低至0.1dB/km以下）、低延时（时延可从传统的5微秒/公里减少到3.46微秒/公里）、承受更高的光功率。空芯光纤能够完美满足数据中心间的高速传输需求（场景与德科立的长传光模块类似）

我们现在普遍使用的传统光纤，都是玻芯光纤。在光纤里面，有石英玻璃（主要成分是二氧化硅）制作的纤芯。

研究空芯光纤，并不是因为减少了里面的纤芯能够降低成本，而是因为光信号在空气中传播，比在玻璃纤维中传播更有优势。

一个重要的公式：

v是光在某种介质中的传播速度。c是光在真空中的传播速度，也就是众所周知的约30万公里/秒。n是这种介质的折射率。

光在不同的介质中，传播速度是不一样的。

空气的折射率约等于1。而其它介质的折射率，都大于1。例如水的折射率是1.33，水晶是1.55，钻石是2.42。玻璃按成分不同，大约是1.5～1.9。

这就意味着，光在传统玻芯光纤中，传播速度要明显小于c。

根据实验数据，如果采用空芯光纤，光信号的传播速度将会比传统玻芯光纤提升47%左右。

这将大幅降低光纤通信的时延（大约三分之一）。根据相关研究机构的测算，玻芯光纤的时延大约是5微秒/公里，空芯光纤是3.46微秒/公里。1000公里的距离，可以减少1.54毫秒的时延。

对于高频率的金融证券交易，以及远程医疗、工业制造等行业场景，这个时延改善具有重要的意义。

空芯光纤的发展演进

传统实心光纤，由内到外，包括纤芯、包层、涂覆层三个部分（有时候外面还有套塑）。

当光进入光纤，光纤纤芯的折射率n1比包层的折射率n2高，会发生全反射现象。然后光就会不停地反射，最终向前传播。

全反射

空芯光纤，因为空气的折射率小于包层的折射率，所以，不会发生全反射现象。

因此，空芯光纤想要实现对光的“围困”，就必须采用新的技术思路。

空芯光纤的优点

1、更低的时延

2、更低的损耗

空芯光纤传输损耗也是光纤的一项重要技术指标。光纤的损耗越低，意味着光信号在光纤中能够传输的距离更远，信号在对端更容易被识别和解调出来。

光信号在空气中传输，损耗肯定是小于在石英玻璃中传输的。

刚才也已经提到了，目前空芯光纤可实现损耗为0.174dB/km，与现有最新一代玻芯光纤性能持平。

根据研究机构的说法，空芯光纤的理论损耗最小极限可低至0.1dB/km以下，比普通玻芯光纤（0.14dB/km）更小。

3、支持更多的光波段

空芯光纤不挑光，可以轻松支持O，S，E，C，L，U等多种波段的光。

4、减少了非线性效应

空芯光纤的非线性效应比常规玻芯光纤的非线性效应低3到4个数量级，使得入纤光功率可以大幅提高，从而提升传输距离。

5、能传输高功率激光

传统玻芯光纤在进行高功率激光传输时，会吸收激光能量，导致材料缺陷处形成热积累或纤芯与包层的温度分布不均匀，从而产生光纤损伤。

空芯光纤的话，超过99%的光功率在空气中传输，光场与材料重极小，因此在相同的传输功率下有更低的材料吸收，也就拥有更高的激光损伤阈值。

空芯光纤的应用场景

第一类场景，当然是通信。

空芯光纤的低损耗、低时延，非常适合光纤通信用途。尤其是前面提到的时延敏感型通信场景。

第二类场景，是传感。也就是利用光纤进行环境感知。

空芯光纤具备更强的灵活性和大孔径特性，可以用于光学传感领域，测量温度、压力、流量和化学成分等参数。

第三类场景，激光应用。

传送激光，其实也是某种形式的传送能量。这也有很大的应用想象空间。

空芯光纤需求在哪里：

24年11月19日，微软Ignite 2024大会上，微软CEO宣布未来24个月计划部署15000公里的空芯光纤（对应约10万芯公里），目前北美供应商供货价格在2000人民币/米（即20万/芯公里），微软两年内空芯光纤采购金额约200亿人民币，而如果考虑其他云厂的需求，实际市场空间在1000亿以上；而国内空芯光纤价格可以降低至1000人民币/米，具有很高的性价比，打入北美产业链的概率极高。

【长盈通】：

微软的空芯光纤技术来源于英国的Lumenisity公司，该公司于2017年成立，是从南安普顿大学光电子研究中心分离出来。2022年12月，微软收购了Lumenisity公司的空芯光纤技术和团队，从而获得了相关技术用于自身的全球云基础设施建设。长盈通CTO廉正刚先生于2009年至2014年任南安普顿大学博士后，是Lumenisity公司负责人的学生，而公司在2024年中报里提到，长距离空芯光纤的制备工艺实现质的飞跃，为公司未来在大数据、AI、大带宽等领域的应用奠定了坚实基础；结合之前公司收购光模块公司武汉生一升，公司未来往北美数据中心突破的概率大大增加。

按照公司交流口径，传统主业预计25年实现5个亿收入，对应1个亿利润，给40X，对应40亿市值；新空芯光纤业务，北美有1000亿以上市场，如果公司份额做到10~20%，对应100~200亿收入，20亿以上利润，给20X估值，对应400亿市值。

空芯光纤价值量高：7-8万/芯公里，是普通光纤（60元/芯公里）的1000倍，且竞争格局好（目前只有微软、康宁、长飞光纤有商业化能力），一但后续云基建大量建设，市场弹性巨大。

来源：全产业链研究