在 2026 年光纖通訊大會 (OFC 2026) 中，空芯光纖 (Hollow-Core Fiber, HCF) 技術已成為資料中心基礎設施領域的焦點議題。隨著 AI 運算叢集對低延遲與高吞吐量的要求達到次微秒級別，傳統實心單模光纖 (SMF) 在物理傳輸上的瓶頸日益顯著。產業界普遍將現階段視為…
在 2026 年光纖通訊大會 (OFC 2026) 中，空芯光纖 (Hollow-Core Fiber, HCF) 技術已成為資料中心基礎設施領域的焦點議題。隨著 AI 運算叢集對低延遲與高吞吐量的要求達到次微秒級別，傳統實心單模光纖 (SMF) 在物理傳輸上的瓶頸日益顯著。產業界普遍將現階段視為…¶
- Source: Ted Yu
- Published: 2026-05-27T07:57:07+08:00
- URL: https://ytyuted.substack.com/p/ep46-hcf-ai EP46. 空芯光纖 (HCF) 突破: AI 互連實體層極限與商業化展望 - Ted Yu
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EP46. 空芯光纖 (HCF) 突破: AI 互連實體層極限與商業化展望¶
May 27, 2026
在 2026 年光纖通訊大會 (OFC 2026) 中，空芯光纖 (Hollow-Core Fiber,HCF) 技術已成為資料中心基礎設施領域的焦點議題。隨著 AI 運算叢集對低延遲與高吞吐量的要求達到次微秒級別，傳統實心單模光纖 (SMF) 在物理傳輸上的瓶頸日益顯著。產業界普遍將現階段視為HCF邁向商業實用化，並在超大型資料中心進入規模化部署的「HCF 元年」。HCF藉由傳輸介質與幾何架構的根本性轉換，直接突破了傳統石英光纖的物理限制，並能大幅消除對複雜數位訊號處理器 (DSP) 的依賴，為提升下一代 AI 網路通訊效能提供了關鍵解方。
1. Background¶
1.1. Fiber Role in Optical Communication¶
在光通訊領域中，光纖（Optical Fiber）利用全反射的特性，將光訊號侷限在纖核內部，以極低的損耗引導至目的地，從而實現長距離、大容量的高速資料傳輸。然而光纖並非只是單純的資料通道，其底層的物理特性（如衰減、色散、非線性效應）直接影響了通訊系統的架構、光學模組的選型以及數位訊號處理的複雜度。
source: Yole
資料中心內部與運算互連 (Intra-DC & xPU Interconnects)¶
物理介質的轉換：隨著 AI 叢集對高吞吐量的需求急遽上升，傳統電氣訊號傳輸面臨極大的損耗與串擾挑戰。光纖憑藉其極低的衰減特性，全面接管了伺服器至交換器 (Server-TOR) 以及葉脊 (Leaf-Spine) 架構的互連。
技術整合趨勢：為了讓光纖更靠近運算晶片（ASIC/xPU）以降低電氣走線損耗，業界正積極發展矽光子 (SiPh) 技術與光電融合 (PEC) 架構。圖表指出的共封裝光學 (CPO) 與線性驅動可插拔光學元件 (LPO)，本質上都是為了優化光纖介面與交換晶片之間的訊號完整性與功耗。
城域接取與資料中心互連 (Metro Access & DCI, < 100 km)¶
頻寬壓榨與波長多工：單模光纖在1310 nm(O band)與1550 nm(C band)波段擁有極高的可用頻寬。為了充分利用這些物理頻寬，此層級高度依賴 DWDM（高密度波長分波多工）技術，將多個不同波長的光訊號塞入同一根光纖中平行傳輸。
微縮化與標準化：將過去龐大的傳輸設備微縮至可直接插拔的尺寸(ZR/ZR+ 模組)，使其能直接部署於交換器上。這要求光子積體電路 (PIC) 與可調變雷射必須能在極小體積內，穩定地將訊號耦合進光纖中。
長途骨幹與海底網路 (Long-haul & Metro Core, >100 km)¶
對抗物理極限：光訊號在光纖中經過數百公里傳輸後，無可避免會產生嚴重的訊號衰減與色散（Chromatic Dispersion, CD）
同調通訊與 DSP 的必要性：採用同調 (Coherent) DSP的技術，其核心任務便是在接收端透過複雜的數學演算法，補償光纖沿途累積的色散與非線性失真，還原高階調變訊號。
光纖通訊正在經歷一場從「外部長途傳輸」向「內部晶片互連」的典範轉移；光纖正一步步逼近核心運算單元，重塑未來的硬體架構。
1.2. Fiber History¶
光纖技術從基礎材料科學到高容量通訊網路的演進。整個發展歷程可分為兩個主要階段：物理基礎建立期與傳輸容量爆發期。
光纖基礎建立期 (1966 - 1970 年代)¶
此階段的核心挑戰在於克服材料的物理限制，使光訊號能夠在玻璃介質中長距離傳輸而不至於過度衰減。
1966 年：純度理論 (The Purity Theory)
高錕(Charles Kao)博士提出理論，指出材料純化是實現光通訊的關鍵。只要能清除玻璃中的雜質，光纖的損耗就能降至實用的通訊水準。
1970 年：20 dB/km 損耗突破
康寧(Corning) 公司成功製造出符合通訊要求的高純度石英光纖 (Silica fiber)，將衰減率降至 20 dB/km 以下，從硬體層面證明了光纖通訊的商業可行性
1970 年代中期：MCVD 製程的掌握
南安普敦大學(University of Southampton) 開發了改進的化學氣相沉積 (MCVD) 技術，進一步實現了超低損耗單模光纖的製造，為後續的全球骨幹網路奠定材料基礎
光纖規格分化：在此時期，光纖的實體架構也確立了兩大分支：
單模光纖 (SMF):核心直徑 8 至 10 微米，主要用於長途與城域核心網路。
多模光纖 (MMF):核心直徑 50 至 62.5 微米，主要用於短距離的資料中心互連
容量爆發期 (1987 - 1996 年)¶
1987 年：EDFA 的發明
南安普敦大學(University of Southampton)發明了摻鉺光纖放大器 (EDFA, Erbium-doped fiber amplifier)。這項全光學放大技術消除了對龐大且昂貴的電子中繼器 (Electronic repeaters) 的依賴，使得光訊號能直接在光學層面被放大，大幅延長了訊號的傳輸跨距。
1996 年：16 倍網路擴容 (16x Network Expansion)
Ciena推出首個商業化的DWDM（高密度波長分波多工）系統。透過在單一光纖中同時傳輸多個不同波長的光訊號，將現有光纖的資料吞吐量直接提升了 16 倍。
1996 年：Sprint 的大規模部署
電信商 Sprint 率先在實體網路中採用 DWDM 技術。這標誌著通訊基礎設施架構的重大轉變：業者無需耗費巨資挖掘溝槽來鋪設新光纖，即可透過終端設備的升級來倍增現有骨幹網路的頻寬。
從 1960 年代的材料純化，到 1990 年代EDFA與DWDM的商業化，光纖通訊完成了從單一材料元件層級，到奠定全球資料中心與電信標準架構的躍進。
1.3. Fiber Limitations¶
1.3.1. 速度變慢與物理時延 (Physical Latency)¶
光纖並非完美的真空通道，材質折射率直接決定了資料的傳輸極限
折射率的降速代價：真空中的光速約為 300,000 km/s (折射率 n=1.0)。但在單模光纖 (SMF) 的石英玻璃核心中，折射率約為 1.467。這導致訊號傳播速度下降了 33%，僅剩約 200,000 km/s。
無法消除的固定時延：每公尺 5 ns (奈秒) 的固定延遲
在建構 AI 叢集時，若將運算匣 (Compute Tray) 與交換器匣 (Switch Tray) 之間的實體線路拉長至100 公尺，光是「光子飛行時間 (Time of Flight)」就會直接消耗掉500 ns的時延預算，這是任何架構設計都無法避開的物理底線。
1.3.2. 材質效應：線性與非線性劣化¶
光訊號在光纖內每一次前進，都在與物理法則對抗。這些劣化機制會嚴重降低接收端的訊號雜訊比 (SNR)
線性效應 - 衰減 (Attenuation)：光功率隨距離自然下降，直接限制了光鏈路的功率預算與最大傳輸距離
線性效應 - 色散 (Dispersion)：隨著通道傳輸率攀升，極窄的光脈衝在傳輸過程中發生波形展寬，導致嚴重的符號間干擾 (ISI)。這是限制最高傳輸速率的核心瓶頸
非線性效應 (Non-linear Effects)：為了對抗衰減而提高注入光功率時，過高的能量會改變玻璃折射率，導致波形與頻譜失真，這會直接破壞高階調變訊號的完整性
1.3.3. AI 網路的需求與解決方案¶
AI 節點之間的記憶體共享與參數同步，對端到端總時延有著極為嚴苛的次微秒級 (< 1,000 ns)預算要求。為了解決上述的物理劣化，業界導入了運算補償，但也隨之帶來了新的矛盾。
DSP 與 FEC 的時延懲罰：為了修復色散、頻寬限制與 ISI，現代高速光學模組必須依賴數位訊號處理器 (DSP) 與前向錯誤更正 (FEC)。然而，DSP 的類比數位轉換與等化處理會增加200 至 300 ns的額外延遲；而 FEC 的矩陣運算解碼更會增加100 ns 至 120 ns的固定負擔。
時延預算的擠壓：100 公尺的光纖 (500 ns) + DSP (300 ns) + FEC (120 ns) = 920 ns。這已極度逼近 1,000 ns 的極限。
1.4. HCF(Hollow Core Fiber)¶
空芯光纖 (Hollow Core Fiber, HCF) 的出現，正是為了解決傳統實心石英光纖無法跨越的物理極限。透過將傳輸介質從玻璃替換為空氣（折射率由 1.45 降至約 1.0），HCF 從根本上消除了折射率帶來的降速時延與材質的效應。
1.4.1. 空芯光纖 (HCF) 三階段發展史¶
HCF 的研發歷經了數十年的幾何結構探索，以克服光在空氣中容易逸散的問題：
第一階段：1D Bragg (1970年代末 - 2000年代初)由MIT奠定物理基礎。採用同心圓環的布拉格反射結構，在理論與實驗上初步證明了將光侷限在空氣芯中傳輸的可行性。
第二階段：2D Honeycombs (1996 - 2004)邁向通訊級應用的關鍵期。由英國Bath大學開創，隨後英國南安普敦大學 (Southampton)取得重大突破，利用光子晶體（二維蜂巢狀結構）產生光子能隙，成功將傳輸損耗大幅降低至1.2 dB/km。
第三階段：NANF (2010年代中期至今)打破極限與商業落地的成熟期。南安普敦大學(Southampton)研發出嵌套反諧振無節點光纖 (Nested Anti-Resonant Nodeless Fiber, NANF) 結構。此架構極大化了頻寬並將損耗降至足以超越傳統實心光纖的水準(< 0.2dB/km)，隨後由Lumenisity公司實現商業化量產
1.4.2. 核心優勢與商用進程¶
去除實體玻璃介質後，HCF 在 AI 高速網路骨幹中展現出顛覆性的優勢：
突破物理延遲極限：
訊號傳輸速度提升約 46% 至 47%。相較於傳統單模光纖 (SMF)，HCF每公里可減少約1.54 微秒 (us)的絕對物理延遲
重塑資料中心拓樸半徑：
在相同的嚴苛延遲預算下（例如同步 AI 叢集狀態），使用HCF可將資料中心的實體分佈半徑向外擴張近 50%，大幅增加選址與電力配置的彈性。
降低 DSP 功耗與增強資安：
空氣的非線性效應極低，大幅減輕了接收端 DSP 進行訊號補償的運算負擔與功耗。同時，由於光訊號高度侷限於空氣芯內，缺乏傳統光纖的瑞利散射，具備了極高的硬體級防竊聽能力。
商用進程里程碑：
2022 年: 由微軟戰略收購Lumenisity帶動，開始在部分公有雲的城域骨幹網路進行前期導入與驗證。
2026 年: 技術落地的重心明確轉向了 AI 基礎設施，例如華為與中天科技合作的 O 波段資料中心內部 (Intra-DC) 互連，以及大灣區同城極低延遲專線的部署。
1.4.3. 成本與維護 (Cost & Maintenance)¶
儘管物理特性優越，但要在現有基礎設施中全面取代傳統光纖，仍面臨顯著的工程與商業挑戰：
製造成本 (CapEx)：HCF內部精密的微結構對抽絲製程的良率要求極高，目前生產規模與成本仍無法與高度成熟的石英光纖相比。
接續與維護難度 (OpEx)：將空芯光纖與現有的實心光纖（或光學收發模組）進行熔接 (Splicing) 是一大工程挑戰。由於端面結構完全不同，不僅需要特殊的對位與熔接設備，還必須確保接合處的密封性以防止濕氣或雜質進入空氣芯，這大幅增加了日常維護的難度與費用
2. Fiber Impairment¶
光纖傳輸損耗 (Fiber Impairments) 主要分類為「線性光學效應」與「非線性光學效應」兩大系統。主要源自於光纖材料的物理極限、製造與鋪設時的幾何限制，以及光波與玻璃介質之間的電磁交互作用。
source: K.Borzycki, T.Osuch
2.1. Linear Optical Effects¶
2.1.1. 衰減¶
導致光纖訊號功率下降（衰減）的三大核心物理機制簡述如下：
玻璃本質與雜質吸收 (Absorption)：光纖材料本身及製程中殘留的微量雜質（如氫氧根離子OH-）會吸收特定波長的光子能量並轉化為熱能。特別是在1383nm處會產生「水峰現象」，造成該特定波段的光功率出現斷崖式下降。
瑞利散射 (Rayleigh Scattering)：玻璃在熔融冷卻的固化過程中，會產生微觀的密度與折射率不均勻，使經過的光線向四面八方漫射。其散射強度與波長的四次方成反比，這導致短波長（如 O-Band）的損耗較大，而長波長（如 C-Band）的損耗較低，後者因此更適合長途傳輸。
物理彎曲 (Bending Loss)：當光纖的幾何形狀受到物理外力改變，會破壞內部光線的全反射條件，導致光訊號逸出纖芯而流失能量。這包含了大角度轉折所造成的「宏彎 (Macrobending)」，以及因局部擠壓變形所產生的「微彎 (Microbending)」。
2.1.2. 色散¶
光通訊訊號是由一系列的光脈衝所組成。在理想狀態下，發射端輸出的脈衝邊界清晰俐落。然而，當訊號在光纖通道內傳輸時，由於光波的物理特性或光纖的結構因素，導致不同波長或不同傳輸模式的光速出現微小差異。
脈衝展寬與 ISI：這種速度差異會導致原本集中的光脈衝在傳輸過程中逐漸拉長、變寬。當抵達接收端時，相鄰的脈衝會發生嚴重重疊，此現象稱為符號間干擾 (ISI, Inter-Symbol Interference)。ISI 會使脈衝邊界變得模糊，導致接收端無法正確判別邏輯訊號的 0 與 1，進而提升誤碼率。
色散機制:¶
色度色散 (Chromatic Dispersion, CD)¶
場景：單模光纖 (SMF) 傳輸的基礎物理限制
成因：雷射光源並非理想的單一波長，而是具有一定的線寬(頻譜寬度)。由於光纖材料的折射率會隨波長變化（材料色散），加上波導結構的影響（波導色散），導致訊號中不同波長的光以不同的速度前進，最終使脈衝展寬
極化模態色散 (Polarization Mode Dispersion, PMD)¶
場景：400G 以上超高速通訊系統的關鍵挑戰
成因：SMF光纖在製造或鋪設過程中無可避免會產生微小的幾何形變與應力，破壞了光纖的完美圓對稱性。這使得光訊號中垂直與水平兩個正交偏振態的傳播速度產生差異，形成微小的時間差 (Δt)。在高速同調通訊 (Coherent Communication) 中，通常需要仰賴數位訊號處理 (DSP) 演算法來進行補償。
模態色散 (Modal Dispersion)¶
場景：多模光纖 (MMF) 的主要傳輸瓶頸
成因：在多模光纖較粗的纖芯中，光線可以循多條不同的路徑（模式）前進。由於不同路徑的實際傳輸距離差異巨大，導致各模式抵達接收端的時間極度不一致
影響：這種嚴重的脈衝展寬限制了多模光纖的傳輸距離，使其僅適用於資料中心內部百米等級的短距互連。
2.2. Non-Linear Optical Effects¶
光纖的非線性光學效應主要發生，當光功率密度過高時，導致玻璃介質的物理特性被改變。這些效應可歸納為「彈性效應 (克爾效應)」與「非彈性效應 (受激散射)」兩大類：
彈性效應 / 克爾效應 (Elastic / Kerr Effect)¶
此類效應源自於「折射率的動態干擾」。在極高的光強度下，光纖的折射率不再是常數，而是會隨光功率波動，進而引發相位的改變或產生新波長，過程中沒有能量轉移給光纖材料本身:
自相位調變 (SPM)：訊號自身的強度波動，改變了自身感受到的折射率，導致光脈衝自身的相位發生偏移與展寬。
交叉相位調變 (XPM)：在多波長系統中，相鄰波長通道的光強度波動，如同漣漪般干擾並改變了其他通道的訊號相位。
四波混頻 (FWM)：當多個不同波長 (例如圖中的波長1、波長2、波長3) 在光纖中密集傳輸時，其非線性交互作用會無中生有地創造出額外的「鬼影波長」 (Ghost Channel)。這個新生成的波長若恰好落在既有的通訊頻道上，將導致嚴重的訊號串擾災難。
非彈性效應 / 受激散射 (Nonelastic / Stimulated Scattering)¶
此類效應涉及「能量的掠奪與反撲」。光束與光纖介質的微觀結構（晶格振動或聲波）發生劇烈共振，伴隨著訊號能量的實質轉移或流失。
受激拉曼散射 (SRS - 能量掠奪)：光能量與石英晶格振動產生作用。這會導致高頻（短波長）通道的光功率被嚴重抽乾，能量被強制轉移並疊加至低頻（長波長）通道上。
受激布里淵散射 (SBS - 能量反撲)：當單一通道注入過高功率時，強大的光場會與介質作用產生「聲光光柵 (Acoustic Wave)」。這會將正向傳輸的光束大量反彈回發射端，產生強烈的反向傳輸光波，從根本上限制了光纖系統最大注入功率的物理天花板
硬體系統架構考量：¶
在推進高速光互連實體層設計時，為克服各類插入損耗，系統常需提高雷射的發射功率。特別是在採用外部雷射光源 (ELS) 供應高密度光子積體電路 (PIC) 的架構中，必須嚴格控管進入光纖的光功率密度。若未能妥善管理，極易觸發SBS導致雷射源受損退化，或在波長分波多工系統中引發嚴重的FWM串擾，這些都是光路設計與硬體邏輯評估中不可忽視的物理邊界。
2.3. 整理¶
3. HCF Technologies¶
3.1. 技術演進¶
空芯光纖 (Hollow-Core Fiber, HCF) 的開發旨在突破傳統實心石英光纖的物理極限，特別是在降低傳輸延遲（光在真空或空氣中的傳播速度比在石英中快約 50%）、抑制高光功率下的非線性效應，以及挑戰更低的極限衰減值。圖表中展示的三種結構，完整代表了 HCF 導光機制與幾何設計演進的三個核心階段：
source: K.Borzycki, T.Osuch
布拉格光纖 (Bragg Fiber) - 圖 (a)¶
導光機制：基於一維的光子能隙 (1D Photonic Bandgap) 或全方位反射。其纖芯外圍由高折射率與低折射率材料交替排列的同心圓環層組成，形成布拉格反射器，將特定波長的光場侷限在中心的空芯中傳輸。
技術限制：在光纖抽絲與製造工藝上，要長距離維持多層結構的精準厚度與均勻性極度困難。同時，不同介電質材料之間的熱膨脹係數差異容易導致結構不穩定，這使其難以實現大規模的商業化量產與應用。
光子能隙光纖 (Photonic Bandgap Fiber, PBGF) - 圖 (b)¶
導光機制：利用二維週期性微結構產生光子能隙 (2D Photonic Bandgap)。包層由密集排列的微小空氣孔洞（如蜂巢狀的六角晶格）組成，這種結構破壞了原本介質的週期性，在中心形成「缺陷」以作為空芯。當光波長落在能隙範圍內時，光波無法在包層結構中傳播，進而被嚴格侷限在中心空洞內前進。
技術限制：雖然成功實現在空氣中導光，但光場在空芯與周邊石英交界處容易產生強烈的表面散射 (Surface Scattering)損失，導致訊號衰減率碰到物理瓶頸，難以進一步降低。此外，其有效傳輸頻寬受限於能隙的寬度，通常較為狹窄。
抗共振光纖 (Anti-Resonant Fiber, ARF) / 嵌套式無節點結構 (NANF) - 圖 (c)¶
導光機制：基於抗共振反射光波導 (ARROW, Anti-Resonant Reflecting Optical Waveguide ) 原理。包層捨棄了密集的晶格，改由單層或多層相互不接觸的薄壁玻璃毛細管組成。特定波長的光在薄壁處不發生共振（即抗共振狀態），因而被強烈反射回中心空芯。圖 (c) 顯示的NANF(Nested Anti-Resonant Nodeless Fiber) 透過「無節點 (Nodeless)」設計，消除了玻璃管接觸點的散射源，並利用「嵌套 (Nested)」結構增強了對光場的侷限力。
技術突破：這是目前 HCF 發展的最新且最具潛力的主流架構。NANF 大幅降低了光場與實體玻璃邊界的重疊率（通常小於 0.1%），不僅成功突破了 PBGF 的表面散射瓶頸，實現了極低的傳輸損耗（實驗室數據已能逼近甚至準備超越傳統單模光纖的 0.14 dB/km 極限），同時具備極寬的傳輸頻寬。
3.2. 效能特徵¶
超寬頻平坦響應 (涵蓋 O/S/C/L Bands)¶
source: K.Borzycki, T.Osuch
從頻譜與波長分佈圖可以觀察到，抗共振光纖具備極為寬廣的低損耗傳輸區間 (Low-loss windows)。由於光波主要在空氣中傳輸，避開了傳統石英玻璃固有的材料吸收峰 (如 1383nm 的水峰現象)，使得 HCF 能夠在 O, S, C, L 等多個光通訊波段(1stwindow)，維持連續且相對平坦的衰減表現。此特性大幅拓寬了波長分波多工 (WDM) 系統可用的頻譜帶寬，顯著提升單根光纖的資料承載上限
光能量高度侷限於空氣纖芯¶
source: K.Borzycki, T.Osuch
觀察功率密度分佈圖，光學能量被強烈侷限在中心的空氣孔洞內，光場與外圍石英玻璃管壁的重疊率極低 (通常小於 0.1%)。這項特徵帶來三個關鍵的物理優勢：
消除非線性干擾：空氣的非線性係數極低，使得系統可承受更高的雷射注入功率，而不會觸發嚴重的克爾效應或受激散射。
低色散：避開了玻璃材料造成的色度色散。
超低延遲：光在空氣中的傳播速度約比在石英中快 50%，這對資料中心的 AI 運算同步極具價值。
增加嵌套層數可逼近理論衰減極限¶
空芯光纖的核心損耗來源是光束向外圍發散的「徑向洩漏損耗 (Confinement Loss)」。透過在包層的玻璃毛細管內部加入更小的管徑結構 (即「嵌套 Nested」設計)，能夠成倍增強抗共振的反射能力。
數據實證：單次嵌套 (NANF) 的徑向洩漏損耗約為0.9 dB/km，而升級至雙次嵌套 (DNANF) 後，損耗直接降低十倍至0.09 dB/km。
理論極限：理論上，若進一步追加嵌套層數，洩漏損耗可被限制並逼近 10-5dB/km，這使得 HCF 具備超越傳統實心單模光纖 (0.14 dB/km 物理極限) 的技術潛力。
工藝極限 :當嵌套超過兩層後，氣壓控制失準與結構變形所帶來的新增損耗，往往會大於多一層嵌套所帶來的理論收益。
3.3. 未來發展¶
核心優勢：以空氣取代玻璃，規避傳統光纖物理限制¶
HCF 最大的顛覆性在於其導光機制。將超過 99.9% 的光學能量侷限在空氣孔洞中傳輸，從根本上「免疫」了傳統實心石英光纖 (SMF) 固有的物理限制，進而解鎖了四大次世代網路部署場景：
發展挑戰：降低成本與維護門檻¶
儘管物理特性優越，HCF 要從小眾利基市場（如高頻交易）跨入主流的資料中心與電信骨幹網路，仍有巨大的工程與商業壁壘需要跨越：
製造成本與良率 (Manufacturing Cost)：維持多層嵌套結構的幾何精度、控制抽絲過程的微動態氣壓，以及克服熱應力導致的變形，使得 HCF 的製造難度遠高於傳統單模光纖。目前的產能極低且廢品率高，導致其單位長度的成本仍是傳統光纖的數百倍。
互連與熔接技術 (Splicing & Connectivity)：HCF 內部充滿微小的毛細管，在與現有的實心單模光纖 (SMF) 進行接續，或安裝連接器時，極易發生塌陷或端面污染。目前需要高度客製化的熔接設備與複雜的端面處理技術（例如避免水分或灰塵進入空芯），大幅增加了施工與日後維護的難度與成本。
4. 結論¶
綜觀光通訊實體層的演進趨勢，空芯光纖 (HCF) 已從實驗室的幾何結構探索，正式過渡為解決 AI 叢集互連瓶頸的核心硬體架構。在次微秒級的嚴苛時延標準下，傳統石英光纖受限於介質材料的物理限制，信號品質需依靠複雜的 DSP 演算法來滿足需求。
HCF透過介質與導光機制的典範轉移，直接縮短光學飛行時間並抑制非線性串擾，為下一代超大型資料中心 (Hyperscale) 提供了至關重要的延遲餘裕與頻譜擴充性。儘管現階段在製造良率與熔接工程上仍有成本挑戰，但隨著 AI 基礎設施佈建規模的持續擴大，HCF將成為重塑資料中心拓樸與光互連底層邏輯的關鍵技術基石。
5. 補充說明¶
英國南安普敦大學（University of Southampton）在光纖通訊領域，超過半世紀的關鍵技術貢獻。從1970年代改良化學氣相沉積(MCVD)技術以製造超低損耗光纖開始，該校便奠定了現代網路的基礎。1987年發明的摻鉺光纖放大器（EDFA）更是一項革命性突破，讓光訊號無需經過電子轉換即可直接放大，大幅延伸傳輸距離。隨後在1990年代至2000年代初期，研究團隊成功降低了二維蜂巢狀空芯光纖的損耗，突破了傳輸極限。近年來，該校研發出先進的NANF嵌套結構，不僅使空芯光纖的效能超越傳統實心光纖，更為其商業化應用提供了核心技術支援。這系列的研究發展歷程展現了該校如何持續引領全球光通訊產業的技術變革。
[Reference]¶
[OFC 2026] Part 5 of 5: Hollow-Core Fiber and Next-Gen Transmission: Beyond the Loss Record
一口气看懂空芯光纤：让AI真正「光速」训练，光通信下一个爆点已至？
K.Borzycki, T.Osuch_Hollow-Core Optical Fibers for Telecommunications and Data Transmission_2023
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