Специалисты Microsoft и сотрудники Университета Саутгемптона (Великобритания) опубликовали в журнале Nature Photonics результаты исследования полых оптоволоконных кабелей (Hollow core fiber, HCF), которые, по их данным, способны обеспечить самые низкие потери в оптоволокне, значительно повысить быстродействие и снизить задержки передачи данных между облачными ЦОДами, а также ускорить работу мобильных сетей. Ранее в Microsoft купили дочернюю компанию Университета Саутгемптона – Lumenisity с ее производственным предприятием, где уже опробовали собственные кабели HCF с British Telecom.

При выполнении пилотного проекта потери составили менее 0,1 дБ/км в диапазоне 18 ТГц и менее 0,2 дБ/км в диапазоне 66 ТГц. Эксперимент проводился с применением более 1200 км оптоволокна, которое теперь проложено под землей и активно используется для передачи данных в реальном времени, сообщили в Microsoft.

После покупки Lumenisity этот показатель составлял около 2,5 дБ/км. Это лучше, чем в предыдущих модификациях волокон с полым сердечником, но намного хуже, чем в традиционных волокнах. Теперь в Microsoft удалось добиться 0,091 дБ/км и впервые обойти показатели традиционных оптических волокон, которые незначительно снизились с 0,154 дБ/км в 1985 году до 0,1396 дБ/км в 2024-м.

В Microsoft предложили концепцию двойного вложенного антирезонансного безузловоого полого оптического волокна (double nested antiresonant nodeless hollow core fibe, DNANF), где свет направляется очень тонкими стеклянными мембранами, расположенными вокруг полого сердечника.Такая конструкция не только снижает затухание, но и увеличивает быстродействие на 45%, сообщают исследователи. Со временем ожидается рост пропускной способности от 5 до 10 раз.

Новая технология также до 7 раз снижает хроматическую дисперсию по сравнению с обычными волокнами, упрощая цифровую обработку сигналов в приемопередатчиках, уменьшая их сложность и энергопотребление.

Исследование показало, что технология может работать в диапазоне длин волн от 700 до более чем 2400 нм, что позволяет расширить полосу пропускания по сравнению с современными телекоммуникационныи системами, а оптимизация конструкции и увеличение размера сердечника сможет уменьшить потери до 0,018 дБ/км.

Несмотря на успешные испытания, серийное производство кабелей HCF сталкивается со значительными трудностями, так как для полной автоматизации нужна разработка специального оборудования, а производственный процесс, требующий точного контроля толщины мембраны в пределах 500 нм, усложняется сложной конструкцией вложенных друг в друга трубок. Исследователи считают, что при снижении производственных затрат и формировании эффективной экосистемы оптоволокно HCF сможет изменить отрасль телекоммуникаций.

Генеральный директор Microsoft Сатья Наделла объявил на конференции Ignite 2024 о намерении развертнуть 15 тыс. км кабелей HCF в сети Azure.