光纖是全球數據通訊的「高速公路」，但傳統石英玻璃光纖雖經過數十年的優化，仍有先天限制：訊號在傳輸過程中會逐漸衰減。一般來說，當光纖訊號傳輸約 20 公里後，便會有一半光線流失，必須依靠光學放大器來補強，才能繼續進行跨洲或海底電纜的長距離傳輸。雖然降低訊號損失的方法已有進展，但通常只能針對特定波長範圍，限制了可承載的數據容量，成為數十年來光纖通訊的瓶頸。
南安普敦大學 Francesco Poletti 團隊近日開發出一種全新設計的光纖，有別於傳統實心玻璃核心，他們在纖芯處引入「中空氣核」，並以精細排列的石英玻璃薄環構成微結構，精準引導光線傳輸。這種「微結構中空光纖」在實驗中展現驚人成效：在常用的通訊波長下，每公里的光學損耗僅 0.091 分貝，意味著訊號在需要增幅前可比現有光纖多傳輸約五成距離。
新光纖能傳得更快 傳超出5成距離
圖比較了新型中空氣核光纖（HCF，藍色曲線）與以往最佳固體玻璃光纖（PSCF，粉色與紫色曲線）的表現。在圖 a 中，HCF 在 1,300 至 1,700 奈米波段的訊號損耗（Loss）明顯低於過去的記錄，最低降到約 0.09 dB/km，代表光能在傳輸中幾乎不流失；圖 b 則顯示 HCF 的色散（Dispersion）極低且穩定，確保資料訊號不會隨距離而嚴重扭曲。這些特性意味著新光纖能傳得更快、更遠，為未來高速網路和跨洲海底電纜帶來突破。圖／《自然光子學》
更重要的是，新光纖展現了前所未見的寬廣傳輸視窗，代表能同時容納更多不同波長的光訊號，以減少失真並提升資料傳輸量。這對因應未來網際網路、雲端運算、人工智慧和物聯網等龐大數據需求，具有突破性意義。研究團隊指出，若進一步增加中空核心直徑並減少吸收性氣體的殘留，光學損耗還能再降低。
研究作者表示，隨著量產技術、結構精準度和純淨度的提升，這類中空微結構光纖有望成為下一代的關鍵導光技術，為光纖通訊帶來革命性飛躍。這不僅有助於提升跨洲際通訊與海底電纜的效率，也可能在資料中心、高速交易及新興的量子網路應用中發揮關鍵作用。這項成果已刊登於《自然光子學》（Nature Photonics），為未來全球資訊傳輸的基礎設施開啟了新篇章。
