摘  要：光纤凭借超大带宽、低损耗、低时延、低功耗、抗干扰、长距离传输最佳媒介的优势，稳坐光网络基础底座。然而，随着数字经济的快速发展，AI成为全球科技领域博弈的制高点，AI、大模型、AIDC快速发展，超强算力光纤网络信息流量呈爆炸式增长，光纤传输容量已接近香农极限。本文从空分复用角度讨论光纤、光缆技术创新，同时推进超大芯数、超高密度光缆的开发，适应光通信网络的发展需求，仅供业内同仁参考，不正之处，敬请指正。

关键词：大模型，AI, AIDC，光纤网络，空分复用，超大芯数，超高密度

1. 光网络是AI应用发展的基础底座

 随着数字经济的快速发展，AI成为全球科技领域博弈的制高点。

美国对AI重视程度前所未有，特朗普在2025年11月24日对AI发展签署“创世纪计划”行政令。这项计划依托举国体制、顶尖大脑和无限资源，在数字世界的智能前沿发起战略冲锋，实现科技创新AI化、自动化，规模化，打造AI科研全局操作系统。官方口号是“十年内让美国科学生产力翻倍”。

我国国务院2025年8月21日，发布的《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》，要求到2027年率先实现人工智能与六大重点领域广泛深度融合，并设定了2030年和2035年的长远发展目标。

数字化时代，算法、算力和数据是人工智能快速发展的关键三要素。AI被世界各国视为科技领域博弈制高点，都在积极推进AI产业发展。=

我国5G/6G、AI、AIDC澎湃发展，人工智能已形成完整的产业体系，成为新的增长引擎。

2. 光网络传输容量爆破性增长

通信技术快速发展，5G建设如火如荼，6G悄然走来；数字化赋能千行百业，一体化算力网建设高潮迭起；AI浪潮席卷全球，生成式AIDC量爆炸式增长！光通信网络承载的信息容量成刚性需求。

2.1  三维一体“无缝泛在覆盖”信息流量增长

5G发展如火如荼，6G悄然走来。5G技术主要是大带宽、低时延、广连接，支撑算力网络，工业互联网，数算中心远程互联。

6G是在5G通信技术的基础上进一步深化，是构建陆、海、空天一体化网络，实现全球全域“无缝泛在覆盖”的通信技术，推进人工智能的大量运用，成为全域AI算力互联核心通信技术。

光纤凭借大带宽、低时延，低功耗、抗干扰、适合长距离传输，而且具有良好的传感功能，通感一体，更是数字化时代光传输网络基础底座不可替代的传输媒介。

2.2  算力网建设掀起信息量增长  

数字化时代，算法、算力和数据是人工智能快速发展的关键三要素。

2023年12月25日，国家发展改革委、国家数据局等部门联合印发《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》。国家数据局介绍说：“全国一体化算力网具有集约化、一体化、协同化和价值化这四个典型特征。”全国八大一体化算力网络国家枢纽节点分布如图1所示。

工业和信息化部办公厅于2025年10月印发《关于开展城域毫秒用算专项行动的通知》，旨在提升算力高效运载能力，落实《算力基础设施高质量发展行动计划》要求，到2027年基本形成全域覆盖、高效畅通的城域毫秒用算网络能力体系。

算力是科技的“大脑”，数据是“血液”，光纤网络就是输送血液、连接大脑的全身血管，没有光纤，所有数字科技都无法运转。

算力网的建设极大地推动了光电线缆的市场需求，仅围绕算力枢纽节点建设，就有130条干线光缆。

图1 八大全国一体化算力网络国家枢纽节点【1】

2.3  光网络是生成式智算网络的基础底座

随着AI大模型、生成式AI和边缘计算的爆发式增长，智算中心对超高带宽、低时延传输的刚性需求，与传统数据中心相比，单个智算中心的光纤需求量可达数倍甚至十倍以上，一个典型万卡GPU集群仅服务器内部互连就需数万芯公里光纤。

AI训练对网络提出了三大苛刻指标：带宽指数级跃升、时延极致压缩、可靠性零丢包。光网络建设对光纤刚性需求，光通信产业正迎来技术创新与应用落地的双重爆发期。

CRU报告显示2025年全球数据中心光纤光缆需求同比提升75.9%，其中G.654.E超低损耗光纤、OM5多模光纤等高端产品需求快速增长。

3  光纤技术创新发展

光纤是根据光在媒介中传输时，通过控制石英玻璃纤维的折射率沿轴向按照一定规律分布而设计和制造的石英玻璃纤维，光遇到不同折射率的介质会产生反射，以保证光在纤维中传输。

3.1  经典的光纤类型

目前应用广泛的经典光纤主要包含以下几类，具体详见表1。

表1 经典的光纤类型【2】

3.2 光纤技术创新发展

为满足一体化强力算网、AICD、陆海空天三维立体6G光网络容量需求，光纤光缆技术长信仍然沿着波分复用、时分复用、模分复用、空分复用等方向推进，下面分别介绍。

3.2.1 多模光纤技术创新

多模光纤技术创新主要围绕：1）带宽性能：MCVD沉积工艺，实现纳米级剖面沉积，产品带宽大幅度提高；2）弯曲性能：采用超抗弯波导结构设计，抗弯性能提升30%以上；3）低衰减：采用宽抗弯深掺氟结构匹配特种光纤涂料，有效降低衰减及温度循环附加衰减；4）满足波分复用。如表2所示。

表2 多模光纤创新发展【3】

3.2.2 弯曲不敏感光纤

光纤的耐微弯性能影响着光纤对应用场景的适应性，既具有较低的弯曲附加损耗，又能满足长期处于弯曲状态下机械性能可靠，确保使用寿命。在很多应用领域，尤其是智算数据中心快速建设中，弯曲不敏感光纤将迎来巨大需求。

光纤的耐微弯性能也在不断地创新和优化，G.657系列光纤具有出色耐弯曲性能。G.657光纤与G.652光纤的最小弯曲半径对比如图2所示。弯曲不敏感光纤技术对细径光纤、多芯光纤和超低损耗大有效面积光纤等的设计和制造非常重要。

图2 G.657、G.652最小弯曲半径                     

图3  细径光纤与标准纤相比示意图

3.2.3  细径光纤

细径光纤可显著提升柔韧性与空间利用率。在提升传输容量、轻量化、施工效率、抗弯性能和环境适应性方面具有显著优点，适用于多种复杂场景，包括海洋传输、城域网、智算中心、超细气吹微缆、超高密集度光缆和小型化器件等。

采用高性能树脂材料进行涂层保护，在减小尺寸的情况下仍具备卓越的技术性能。优化拉丝工艺，减小光纤直径，控制内外涂层同心度偏差，实现光纤外径小（在165μm-200μm之间），具有耐微弯、易剥离、高强度的特点，能显著提升单位空间面积的光纤容量。细径光纤有两种，一种是包层直径不变，仅优化涂敷层厚度，另一种是包层直径与涂敷厚度均优化，与标准纤相比示意图如图3所示。

3.2.4 超低损耗大有效面积光纤创新优化

通过纤芯半径、包层折射率、低折射率沟槽多参数综合优化，采用纯二氧化硅纤芯及包层掺杂折射率优化设计，将光纤截止波长下移至1400nm，提升超100nm的可用带宽，在保持C/L波段超低损耗的基础上，将“超低损”优势进一步扩展至S波段，能够稳定支持S+C+L三波段乃至更低E波段的高性能单模传输。

超低损耗大有效面积光纤属于采用空分复用技术，在带宽、损耗、非线性效应、串扰、传输容量和长距离传输能力等方面均表现出显著优势。目前有效面积从当初110μm2和130μm2共存，逐步归一到130μm2，互联互通，施工维护方便，有利于大规模部署G.654.E光纤。G.652.D光纤与G.654.E光纤有效面积对比如图4所示。

图4  G.652.D与G.654.E有效面积对比

3.2.5  少模光纤

少模光纤（Few-Mode Fiber）能够支持多个但数量有限的光传输模式，也被称为高阶模光纤，支持模分复用，提升传输容量。少模光纤模式示意图如图5所示。

少模光纤在某些应用场景中具有独特优势：在传感方面，由于其参与干涉的模式相对较少，干涉光谱整齐且稳定，适合制作传感器；在通信方面，它可在多个模式上同时传输信息，实现空分复用，从而进一步提升光纤的传输容量。

图5 少模光纤模式示意图【4】

3.2.6 多芯光纤

多芯光纤是最明显的空分复用技术，是在一根光纤中设计多个纤芯，成倍地提高光纤容量，一纤七芯和一纤十九芯的结构如图6所示。

多芯光纤中各纤芯分布在不同的空间，会对周围环境参数的变化产生不同的响应，这种独特的结构备受传感领域的关注，将广泛应用于医疗领域、飞机的智能蒙皮、建筑物健康，应力测试等重要领域。

多芯光纤创新技术包括：母棒的长距离精密打孔技术、多孔母棒组熔缩延伸技术、低串扰控制技术、多芯光纤熔接技术以及规模化低成本制造技术。通过降低成本，形成规范和标准，可推进多芯光纤的广泛应用和互联互通等。

图6 多芯光纤结构图

3.2.7  保偏光纤

保偏光纤（PMF）是一种特殊结构设计的光纤，其核心功能是在传输过程中保持光的偏振态不变。保偏光纤依靠高双折射维持入射光偏振态不变，主要用在需要稳定偏振的光电、传感、通信、军工领域。

在光通信领域，用于相干光通信，如相干接收机、偏振分集接收、DP-QPSK高速光模块，稳定本振光偏振，无源光器件（保偏耦合器、偏振分束器/合束器、偏振保持波分复用器、光纤起偏器等）。

保偏光纤种类很多，图7列出四种保偏光纤结构供参考：

图7 四种保偏光纤结构示意图

据悉，英伟达2026年CPO设备约1万台、2027年10万～20万台，合计保偏光纤需求30万芯公里，成为全球最大采购方之一。2026年5月英伟达5亿美元入股康宁，新建3座光学工厂，优先供给英伟达保偏光纤。因康宁产能紧缺，英伟达在我国寻找代工资源，锁定备选供应商：长飞、亨通、中天、四川泰和等。

3.2.8 空芯光纤--颠覆性革命

空芯光纤凭借“五低一宽”（低时延、低损耗、低非线性、低色散、低功耗、宽频谱）【5】技术，拓展全新应用维度，最具颠覆性。空芯光纤具有受纤芯材料特性限制小，可填充液体或气体的高度灵活性等优势。

目前，反谐振三管嵌套空芯光纤刷新光纤衰减系数记录，光纤损耗在1310nm、1550nm和1625nm的最高损耗为0.14±0.03dB/km、0.06±0.03dB/km、0.08±0.04dB/km。空芯光纤与实芯光纤理论衰减、色散对比如图8所示。

图8 空芯光纤更低时延、更低衰减、更小非线性【6】

4 光缆产品技术创新

光纤是非常好的传输媒介，线径细，包层外径仅125微米，表面还存在着按韦泊尔分布的微小裂痕、质地脆弱，易受水潮气侵蚀，机械耐力差。为适应各种应用场景，需要从抗拉、抗压、抗震、防水等方面提供保护。

光缆基本结构一般由光纤单元、加强元件、必要时可有远供绝缘导线、填充物和护套、铠装层、外皮层等构建，以合理的结构型式组成，形成完美的保护，分别适用于室内、室外、水下、架空、管道、直埋、爬山、海底等应用场景，光缆的结构型式规格非常之多。

4.1  G.654.E光纤光缆创新开发

G.654.E是ITU-T专为陆地长途骨干定制的截止波长位移单模光纤，依托超低衰减+超大有效面积两大核心优势，成为国内省际骨干干线、“东数西算”算力枢纽互联、跨省特高压配套通信光缆的标配。

由此可见，超低损耗大有效面积G.654.E光纤光缆是超远距离DCI数据中心互联、国际陆地跨境干线、超高速骨干网400G/800G乃至未来1.6T超高速干线首选。中国联通王光全提出，采用G.654.E光纤建设“新8纵8横”国家骨干网，同时G.654.E光纤应用将加速向城域网下沉，将进一步扩大G.654.E光纤需求。

G.654.E光纤被公认为是下一代超高速长距离光传输性能优化的有效解决方案。国内三大运营商长途干线采用G.654.E光纤约在10万公里左右。光缆行业需要创新G.654.E光纤光缆制造技术，适应市场的需求。

4.2  采用少模光纤设计制造光缆

少模光纤可控传输2～10个正交空间模式，不同模式在光纤中分布区域不同，实现空分复用，具有大模场低非线性、模式干涉等特点。

在通信领域，AI大模型、云计算催生超大带宽需求，单纤多模式并行运行，单纤容量扩容3～6倍；国内运营商现网试点搭配多芯少模光纤，实现单纤百T级传输，用于同城大型IDC集群互联；在空分复用（SDM+WDM）组合突破单模光纤香农容量极限，用于省际骨干、洲际海底光缆扩容试验。

少模光纤不仅可以通过多模式提高传感的容量，同时利用高阶模的敏感性提高传感灵敏度，干涉光谱稳定、信噪比高，优于常规多模光纤传感，广泛应用于温度、应变、压力、弯曲、振动等参数监测领域，信号在少模光纤传输时对外界作用比较敏感，这就要求光缆的制造工艺技术创新优化，保证光缆性能的稳定性。

4.2.3  高密度大芯数光缆创新

随着6G、大模型与AI的磅礴发展，三维一体网络泛在覆盖、万亿参数大模型训练、GPU集群间每秒TB级数据交换等，带宽、时延、可靠性成为数据传输刚需，800G/1.6T光模块+高速光纤成为算力集群的首选，单个智算中心的光纤需求量可达数倍甚至十倍以上，一个典型万卡GPU集群仅服务器内部互连就需数万芯公里光纤，2026年全球AI相关光纤需求增速超80%。适应算力网络建设需求，增加光纤芯数是提高光缆线路传输容量最直接最容易实现的方法。

4.2.3.1 高密度大芯数带状光缆创新

带状光缆凭借高纤芯密度、可采用群接技术，熔接效率高、布线规整、运行维护易识别等优势，成为5G/6G承载网、城域网、数据中心互联、FTTH规模化部署的最优结构型式线缆。为适应当前算力网络升级，带状光缆作为传统的大芯数、高密度、小型化光缆，首当其冲进行技术创新。

带状光缆主要有三种典型结构：中心管式、层绞式和骨架式。光缆中的光纤单元为带状光纤，光纤带是数根光纤平整排列涂覆固化的扁平结构，在传统的光缆结构中，容易产生较大的空隙，造成空间的浪费。

图9 带状光缆主要结构形式

带状光缆要提高纤芯密度，首先想到在光缆中采用不同芯数的光纤带组合，尽可能将叠体圆形化，如图所示，充分利用束管空间；其次是优化光纤带结构，采用粘边型光纤带，降低光纤带结构尺寸；第三，采用细径光纤（165微米、180微米、200微米），相对于250微米普通光纤，大大降低单根光纤的占用空间。

4.2.3.2  微簇光缆技术创新

为提高强力智算网用超大芯数光缆的纤芯密度，采用微簇光缆技术，实施光缆技术创新。首先采用细径化的G.657A2光纤；对光纤分别采用标准色（12种）进行着色，便于识别；当微束管中光纤多于12根，应增加色环标识；将数根细径化的分立式耐微弯光纤二次被覆于微簇管中。微簇管采用颜色或喷码识别。光缆结构如图10所示。

微簇管管壁比较薄，一般小于0.4mm，便于手撕操作。根据光缆规格设计，将数根微簇管单元进行绞合组成缆芯再进行护套制作成品。目前，市场需求大芯数高密度光缆：576 芯、864芯、1152芯等。    

图10 微簇管光缆           

图11 蛛网光纤带示意图

4.2.3.3  蛛网光纤带光缆

蛛网光纤类似于带状光纤，也是将分立式光纤排成一排，不同的是蛛网光纤带并非光纤全涂覆固化，而是将排列有序的分立式光纤中，相邻两根光纤间隙式点状粘连固化，蛛网中所有光纤纵向伸直，横向展开形成蜘蛛网状，故名网状光纤，如图11所示。

蛛网光纤带可采用群接技术，但省去了树脂包覆层，降低了空间占用；蛛网光纤横向卷绕成束再用色带缠绕，形成了可识别的光纤束单元；数根光纤束单元绞合形成缆芯。这是目前超大芯数、超高密度光纤光缆的解决办法。

蛛网光纤（SWR）技术是藤仓原创专利技术，2016 年正式商用，并于2025年7月18日率先推出13824芯蛛网（SWR）光纤光缆，古河电工2026年3月宣布量产同规格产品；在国内，中天科技、亨通光电、烽火均已完成蛛网光纤专利自研量产，产品批量供货国内运营商与海外全光网项目（英国BT等）。2026年5月，中国烽火通信发布自研13824芯光缆。2026年6月22日，在北京举行的第四届中国国际供应链促进博览会上，中天科技重磅发布17280芯超大芯数高密度光缆刷新全球纪录。

AI算力、大型数据中心、GPU集群高密度互联、机房布线推动大芯数、高密度光纤光缆技术创新。

4.2.4 开发多芯光纤光缆

多芯光纤（MCF）是在单根光纤包层内集成多个独立纤芯，各纤芯拥有单独模场，实现空间维度并行传输，单根光纤传输容量呈倍数提升，是典型的空分复用技术，突破传统单芯光纤的容量极限。

多芯光纤规格有4芯、7芯、12芯、19芯等，所有纤芯模场直径、数值孔径保持高度一致，降低后续耦合、熔接、器件适配难度。纤芯设计引入沟槽辅助芯、低折射率沟槽，限制模场扩散，抑制芯间光耦合。

多芯光纤技术成功推出，在智算互联、城域骨干、数据中心、海底光缆四大场景领域不断地实用化落地，例如：

2023年11月，中国移动+联合长飞在山东济南铺设了一条长度为17.6km的多芯光纤试点线路。光缆类型为GYTS，含8根七芯光纤、8根四芯光纤和8根单模对比纤。

2024年12月，中国移动联合长飞在天津基于“数据中心+智算中心”大容量纤芯需求场景进行创新性试点，铺设了一条含36根四芯光纤的多芯光缆线路，长飞公司提供四芯光纤扇入扇出器件、四芯MPO/LC连接器等全套解决方案。

2025年，海南外伶仃岛—桂山岛，7芯光纤海底电缆，国内首个多芯海缆工程，支撑超高速跨海通信，海缆单跨路由长度达25公里。

2026年3月，中国电信广州—深圳多芯智算互联，连接广州南方基地/沙溪、深圳沙河智算中心，跨城409.61km，4/7芯光纤+单波800G，支撑大模型分布式训练，验证跨城智算互连可行性。

多芯光纤是目前突破传统单模光纤非线性香农极限的重要选择，具有很好的应用前景，但在多芯光纤光缆的制造技术、多芯光纤配套的扇入扇出器件批量制备技术、多芯光纤的低损耗一致熔接技术、多芯光纤配套有源光纤制备技术等方面，仍需要进一步的技术攻关。

4.2.5  开发空芯光纤光缆

反谐振空芯光纤是以空气/真空为纤芯、周围周期性排列反谐振石英玻璃薄壁管，管间无接触，通过反谐振反射将光限域在空气芯。核心是管壁厚度精确匹配波长，让泄漏光相干相消，是超低时延、超低非线性、超低损耗的新一代光传输介质。

空芯光纤是一种颠覆性高性能传输媒介，超低低损耗、超低低时延、大带宽、超低非线性，超低色散。空芯光纤一推出，立刻引起行业极力推进使用。

2024年11月，美国云计算巨头微软宣布，在未来24个月内部署15000公里空芯光纤，用于AI与数据中心互联。截至2026年4月，已部署1280公里。

2024年12月24日，中国电信浙江公司启动了空心光纤光缆招标项目，采购混合光纤光缆(132芯G.652D+2芯空心光纤），长度96皮厂公里。

2025年5月20日，中国移动广东公司启动采购100芯混合光缆（96芯G.652D+4芯空芯光纤），共计38皮厂公里。

2025年12月17日，中国联通广东省分公司正式发布“深港跨境金融业务数据大通道空芯光纤混合光缆采购项目”，采购规模明确为G.652D光纤36芯+空芯光纤2芯混合GYTS93光缆40公里及同规格GYFTZY光缆1公里；

考虑到空芯光纤结构的特殊性，空芯光纤实用化将推动空芯光纤光缆产品的标准化、光纤技术创新、过程检测控制，快速熔接，光缆制造技术创新等。

5 结语

•通信技术快速发展，5G建设如火如荼，6G悄然走来；数字化赋能千行百业，一体化算力网建设高潮迭起；AI浪潮席卷全球，生成式AIDC爆炸式增长！由此可见，光通信网络承载的信息容量成为刚需需求。

•光纤是非常优秀的传输媒介，尽管持续经过时分复用、频分复用等不断创新，光纤的传输容量还是不断趋向其香农极限，空分复用成为目前提高传输容量的有效方法；

•光纤细径化、少模光纤、低损耗大有效面积光纤、多芯光纤、空芯光纤等都是利用空分复用技术，不断提升光纤的传输容量；

•光缆在空分复用技术创新方面首先是用好上述空分复用光纤作为传输媒介，其次同时推进带状光缆、微簇光缆、蛛网光纤带光缆方面研究创新。

参考文献：

[1]任明当. “一体化算力体系”建设推进光纤线缆创新发展[J].光电通信,2024.3/4月刊.6-11。

[2]GB/T 9771 《通信用单模光纤》系列标准

[3]GB/T -12357《通信用多模光纤》系列标准。

[4]沈磊,陈苏,孙雪婷,等.长飞少模光纤分析[J].电信技术,2017(4):30-32。

[5]傅志仁.新型光纤技术发展与应用[R].智算时代光通信创新技术与应用发展研讨会,2025-5-15。

[6]张贺.空分复用SDM及空芯光纤技术研究及应用探讨[R].中国通信企业协会通信电缆光缆专业委员会第五次会员代表大会,2024.12。

作者简介：

任明当，男，教授级高工，《中国通信学会线路委员会》委员，中国电器工业协会《通信电缆及光纤光缆专家委员会》委员，《中电元协光电线缆分会专家组》专家。现任江苏俊知光电通信有限公司副总经理兼总工。