通信设备及服务行业点评：微软空芯光纤应用，关注光纤技术创新

微软宣布空芯光纤在数据中心的应用。微软通过去年底收购的初创公司Lumensity来布局空芯光纤赛道。近日全球顶级技术大会微软Ignite上，微软宣布已在英国的数据中心部署该光纤用于数据中心的连接，未来有望逐步扩大其应用范围。空芯光纤是面向下一代网络的新型光纤，通过空气导光，其具有低时延、低非线性、超宽带、大芯径的优势，预计未来将在超算、DCI、海缆等特定低时延应用,以及传感、高功率传递、特殊光源等领域具有广泛应用。 多芯光纤试点线路建成，奠定未来广阔应用前景。近日，长飞公司与应用技术国家重点实验室联合中国移动设计院以及中国移动山东分公司，在山东济南铺设了一条长度为17.6km的多芯光纤试点线路。 该线路是全球首次四芯光纤与七芯光纤同缆的现网试验，试点线路中各信道衰减与普通单模光纤类似，单纤容量较普通单模光纤提升到原来的4倍或7倍。谷歌也利用多芯光纤技术强化海底电缆来提高网络容量。多芯光纤是在单根光纤内部含有多个光导芯的光纤，主要优势在于其在保持相同小型外形尺寸的同时，提高了光纤密度和带宽，同时在串扰和插入损耗方面表现出色。这项技术有望通过最大化光纤网络的效率和容量来改变数据传输的格局，广泛应用于数据中心、海底光缆、骨干网等应用场景。 投资建议：空芯光纤和多芯光纤作为面向下一代网络的新型光纤技术，可以满足日益增长的网络容量需求，和传统光纤相比具有显著的降本增效优势。目前微软已在英国数据中心部署了空芯光纤，传输速度提升47%，谷歌已利用多芯光纤技术强化海底电缆。随着技术不断成熟，两种技术大规模商业化指日可待，未来有望不断放量。重点推荐核心标的：【长飞光纤】、【亨通光电】、【中天科技】，受益标的【长盈通】。 催化剂：AI应用促进光纤技术发展；新型光纤快速落地； 风险提示：光纤技术产业化不及预期，新的技术路线取代的风险。 1.微软宣布空芯光纤在数据中心的应用 近日全球顶级技术大会微软Ignite上，微软宣布了一项颠覆光通信行业的变革，“在网络连接方面，为了满足AI和未来工作负载的要求，微软正在生产新一代空芯光纤HCF（Hollow Core Fiber），利用空气作为光纤的导光介质而不是像传统光纤使用二氧化硅，能够将传输速度提高47%。”微软宣布已在世界上唯一一家专门从事中空芯光纤生产的工厂内自己生产这种光纤，并且已在微软英国的数据中心部署该光纤用于数据中心的连接，未来有望逐步扩大其应用范围。（微软官网Ignite大会） 空芯光纤：面向下一代网络的新型光纤 空芯光纤是通过空气导光的光纤。和传统光纤使用玻璃作为纤芯导光不同，空芯光纤的内部是中空的，其结构也相对于传统光纤较为特殊，它没有传统意义上的纤芯，不依赖于传统的导光机理，通过特定的包层结构和涂覆层，可以将光限制在空气纤芯中进行传输，改变了光在光纤中的传输介质。 空芯光纤是面向下一代网络的新型光纤。随着AI等应用发展带来的网络传输需求的不断增长,当代光纤的传输容量逐步接近香农极限,产业界也开始寻找继续提升传输容量的下一代光纤光缆。除了已经商用的G.654.E超低损耗大有效面积光纤,多芯光纤、空芯光纤等逐步进入产业界的视野。空芯光纤具有低时延、低非线性、超宽带、大芯径的优势，未来在超算、DCI、海缆等特定低时延应用,以及传感、高功率传递、特殊光源等领域具有广泛应用。 图1：空芯光纤示例图 空芯光纤优异性能助力未来有望大规模应用 空芯光纤和传统光纤相比具有较多传输性能上的优势。传统光纤导光材料是玻璃，它存在一定的色散和非线性，这也限制了其可以传输光的带宽和功率。空芯光纤具有较低的非线性和良好的光致损伤特性、较小的色散特性、更宽的频谱、低时延与接近真空光速的传输特性。在对于传输时延敏感及大容量要求的应用场景如我国的“东数西算”及AI数据中心中的数据交互中具有显著优势，有助于削减网络成本，提高网络质量： 低时延：由于玻璃具有折射率的缘故，光在石英玻璃中的传输速率接近20万公里/秒,在空气中传输速率接近30万公里/秒,与普通光纤相比,卢纶上空芯光纤的光信号传输速度相对传统石英玻璃光纤可以提升50%。 低色散：空芯光纤由于介质是空气，降低了材料色散带来的传输森豪，其材料色散要低于实芯光纤三个数量级。空芯光纤通过最小化色散的能力，允许更多波长被发射到单根光纤中而无需波长混合，这意味着运营商可以发射更多的通道以提高容量。这一特性还意味着不需要数字信号处理器来补偿色散，从而使收发器变得更简单、更便宜，最终降低了特定路由的成本。由于空芯光纤减小了散射，因此可以使用更高的功率，假设和玻璃光纤一样的损耗，将提供更长的传输距离。 低非线性：光主要在空气中引导，与玻璃结构只有很微弱的空间重叠，从而最小化了非线性效应（特别是对于具有高峰值功率的超短脉冲），并且使高损伤阈值成为可能。 低损耗：空芯光纤具有超低信号损耗的潜力。与普通光纤相比,空芯光纤理论上可以突破0.10dB/km的损耗极限,有望“打破实芯光纤的本征损耗物理极限”，无需中继器即可实现更长距离的部署。不过目前空芯光纤的损耗和传统光纤相比还不具备优势，未来有望实现进一步技术突破。 图2：空芯光纤和传统单模光纤性能对比 微软收购Lumenisity，建设更快更优云服务 2022年底，微软宣布收购一家从事空芯光纤研发的初创企业Lumensity,并称这次收购将提高微软进一步优化其全球云基础设施的能力,并为有严格延迟和安全要求的微软云平台和服务的客户提供服务。 目前Lumensity制造的空芯光纤已在微软英国数据中心中得到应用，未来有望不断拓展其应用范围。 Lumensity成立于2017年，是南安普顿大学世界知名的光电子研究中心（ORC）的衍生公司，旨在将不断推动空芯光纤的技术进步及其商业化。 2021年和2022年，该公司的嵌套式反谐振无节点空芯光纤NANF（nested anti-resonant nodeless fiber）和CoreSmart HCF光缆在欧洲光通信会议（ECOC）展览行业奖中获得了最佳光纤组件产品奖项。目前NANF的传输损耗已经到0.28dB/km， 比另一类光子带隙光纤PBGF（photonic-bandgap fiber） 降低了一个数量级， 已经接近传统光纤0.2-0.3dB/km，未来有望进一步降低传输损耗。目前空芯光纤正逐渐进入商业化应用中，基于其延迟小、容量大的独特优势，未来必将在数据中心的部署中发挥重要作用。 图3：Lumenisity空芯光纤技术专利 国内空芯光纤技术正在持续突破 空芯光纤的概念诞生于1999年，当时德国专家发表论文提出了光子带隙型空芯光子晶体光纤PBGF。之后的10多年间,俄罗斯科学院、南安普顿大学等学术机构接连制备出了新品光纤,其中南安普顿大学研制的嵌套反谐振无节点光纤NANF有望同时解决传输损耗和模态间的干扰问题,能够将传统空芯光纤的泄漏损耗降低至原来的1/10以上。 国内在空芯光纤领域的研究相较于国际上稍晚，最早始于2003年。到了2018年，北京工业大学联合团队首次在全球报告了一种全新的空芯反谐振光纤，在 1512nm 波长窗口实现了2dB/km的最低传输损耗。2023年，上海大学首次成功突破了十公里级的空芯光纤制备工艺技术。国内长飞公司作为光纤光缆领域的重要企业，在空芯光纤研发方面持续多年，取得了积极成果，长飞公司也是目前国际上为数不多能够实现公里级别空芯反谐振光纤制备的企业之一。此外，亨通光电在技术方面已经开始布局空芯光纤的制备关键原材料，在设计方面与国内空芯光纤领域的知名高校保持密切联系与合作，同时和中国移动等单位联合研究相关技术标准。尽管国内空芯光纤的研究时间相对较短，但在学术界和产业界的合力推动下，相关技术已经取得了不俗的进步，未来有望持续突破。 2.多芯光纤试点线路建成，奠定未来广阔应用前景 近日，长飞公司与应用技术国家重点实验室联合中国移动设计院以及中国移动山东分公司，在山东济南铺设了一条长度为17.6km的多芯光纤试点线路。其中光缆类型为GYTS，含8根七芯光纤、8根四芯光纤和8根单模对比纤。该线路是全球首次四芯光纤与七芯光纤同缆的现网试验，是国内第一条四芯光纤的试点线路，也是中国移动首条多芯光纤现网试点线路。试点线路中，长飞公司的4芯光纤和7芯光纤各信道衰减与普通单模光纤类似，单纤容量较普通单模光纤提升到原来的4倍或7倍，在管道受限的高密度布线场景（如海缆和数据中心等）有着广阔的应用前景。（长飞光纤公众号） 多芯光纤：可大幅提高网络容量的下一代光纤技术 多芯光纤（MCF, multi-core fiber）和空芯光纤一样是面向下一代网络的新型光纤，和传统光纤在包层内只有一个纤芯不同，MCF是在单根光纤内部含有多个光导芯的光纤，它的设计旨在提供比传统单芯光纤更高的带宽容量，使光纤能够同时传输更多信号。MCF的主要优势在于其在保持相同小型外形尺寸的同时，提高了光纤密度和带宽，同时在串扰和插入损耗方面表现出色。这项技术有望通过最大化光纤网络的效率和容量来改变数据传输的格局。 多芯光纤广泛应用于数据中心、海底光缆、骨干网等应用场景。在数据中心中用于在服务器、交换机和存储设备之间提供高密度、高速的连接。 在海底光缆应用中可以实现在海底或海洋环境中的高速数据传输，这对于离岸油气勘探等应用至关重要，因为需要将来自海底传感器的实时数据传输至地表。 图4：含有不同芯数的多芯单模光纤 谷歌利用多芯光纤技术强化海底电缆 随着带宽的需求呈指数级增长。在大洲之间传输数据的海底光缆必须相应地进行扩展，因此谷歌选择了多芯光纤这种创新方法。通过在每根光缆中装载更多内容，提高网络的弹性和云服务提供商的容量。谷歌和NEC正在与中国台湾电信、Innove（Globe集团的子公司）和AT&T合作，采用MCF技术，在中国台湾、菲律宾、关岛和加利福尼亚之间建立一条新的海底光缆系统，这也是海底光缆采用多芯光纤的首次尝试。 通过在包层中增加了芯的数量，从而实现以更低的成本携带更多的信息。 随着对在线内容、云服务和人工智能应用的需求不断增长，预计多芯光纤将成为全球电信基础设施的重要组成部分。 图5：谷歌多芯光纤技术 3.AI风向标：产业最新动态整理 【全球：GPT-4V医学执照考试成绩超过大部分医学生，AI加入临床还有多远？】人工智能（AI）在医学影像诊断方面的应用已经有了长足的进步。然而，在未经严格测试的情况下，医生往往难以采信人工智能的诊断结果。对于他们来说，理解人工智能根据医学影像给出的判别，需要增加额外的认知成本。为了增强医生对辅助医疗的人工智能之间的信任，让AI通过一个医生必须通过的资格考试或许是一个有效的方法。 医学执照考试是用来评估医生专业知识和技能的标准化考试，是衡量一个医生是否有能力安全有效地护理患者的基础。在最新的研究中，来自马萨诸塞大学、复旦大学的跨学科研究人员团队利用生成式多模态预训练模型GPT-4V (ision)突破了人工智能在医学问答中的最佳水平。研究测试了GPT-4V回答美国医学执照考试题的能力，特别是题目包含图像的考题——这对医疗人工智能系统来说一直以来都是一项挑战。该研究表明，GPT-4V不仅超越了GPT-4和ChatGPT等前辈，还超越了大部分医学生，为人工智能能够作为辅助诊断和临床决策的工具提供了理论上的可能。该研究分析了GPT-4V在不同医学子领域的性能。同时，该研究还指出了医疗人工智能在一致解释方面的局限性，强调了人机协作在未来医疗诊断中的重要性。（来源：机器之心） 点评：GPT-4V在带有图像的医学执照考试题上展现了非凡的准确率，在临床决策支持方面，GPT-4V具备无穷的潜力。虽然GPT-4V还需要改进它的解释质量和可靠性，才能真正适用于临床场景，但其进步的速度足以让大家期待无限，这种潜力也可以延伸到其他领域，为社会各个领域做出贡献。随着技术的不断进步和研究不断深入，我们有理由相信，AI将在提高医疗质量、减轻医生工作负担和促进医疗服务普及化方面继续发挥重要作用。 【全球：M