新的光纜、先進的調制技術和升級版高密度多光纖連接器意味著我們可能比以往任何時候都更接近香農極限(Shannon Limit)。

在高速數據傳輸上，科研人員繼續尋找覆銅PCB和電纜上減少信號衰減、失真和對外部干擾靈敏度敏感性的方法。長期來看光纖將取代銅纜，先進信號調節、多級調制和糾錯技術使工程師能夠設計在雙軸銅電纜運行112Gb/s，這遠遠超出了幾年前的預期。

每一種技術都有其局限性，高速銅通道可能正在接近物理定律所規定的極限。隨著帶寬需求增加，衰減減少了信道的有效長度。除了極低的衰減，光纖鏈路提供了更高的帶寬容量，使光纖成為一個有吸引力的替代方案。

從銅纜切換到光纖使系統范圍發生巨大飛躍

長距離通信線路多年來一直利用光纖的優勢。所需的光電轉換過程的成本和功耗，特別是內部光纖互連等是主要問題。硅光子學的研究進展和光纖特性正在改變這一狀況。

光纖的基本結構

光纖通常分為多模和單模。多模光纖可以使用低成本LED光源傳輸多種模式的光。單模光纖通常需要使用調制激光器，但其特點是大大增加了覆蓋范圍和帶寬。低成本的塑料光纖正被應用于相對較短、低數據率的應用中。

國際標準化組織(ISO)通過一系列OM 1-5名稱對光纜的性能進行了標準化。

光纖在帶寬、強度、減少衰減、易于安裝、減少成本方面都經歷了一個不斷改進的過程。早期的光纜非常容易發生信號衰減，以及由于粗糙或急彎而斷裂。新的單模和多模光纖擴大了彎曲半徑范圍。

Axon電纜提供混合電纜和多芯解決方案

用于形成光導體的玻璃繼續得到優化，從而減少了散射損失、色散、偏振模式色散和微彎曲衰減。目前生產的光纜1550m長度衰減僅為0.15dB/km。

園區和地鐵數據中心的激增是一種新興趨勢。高達100公里的高容量光通信鏈路已經成為網絡大型系統運行至關重要的條件。提高成本效益的光鏈路容量是支持網絡流量指數級增長的必要條件。

一種解決方案是使用多芯光纖。多芯光纖允許同一光纖內沿不同芯同時傳輸不同的信號，從而增加單個光纖上的數據傳輸密度。

先進的、極高光纖密度光纜正在進入市場，支持不斷增加的流量。Furukawa最近在兩個北美數據中心之間一條直徑為1.25英寸的管道內安裝了6912根光纖。

空心芯光纖是另一種正在引起人們感興趣的變體。光不是通過玻璃或塑料傳輸，而是通過空氣中心核傳輸。生產制造的改進減少了損耗和延遲特性，使中空光纖在需要以極短脈沖或最小延遲傳輸光或數據的應用中具有吸引力。

AirBorn的RAOC有源光纖適用于惡劣的[敏感詞]和商業航空航天環境。

有源光纜(AOCs)因其擴展傳統銅電纜組件的能力而變得非常受歡迎。利用標準的銅接口，信號被轉換為連接器應變緩解內的光脈沖，并耦合到光纖。相反的過程發生在接收端。從安裝人員的角度來看，光纜達到范圍增加，光纜體積減少。

堅固光纖特點是內部強度和堅固外部夾套，可以應用在惡劣[敏感詞]、航空電子和工業領域。

光纖的包裝選擇繼續擴大，包括平帶配置，簡化布線和減少對冷卻氣流的阻力。高密度、多光纖MPO和MXC連接器可終止多達72根光纖。

光纖可做成標準和定制的平面組件。多根纖維被粘接在一個柔性基板上，形成光學背板。

工程師可以通過鋪設更多的光纖使現有光纖基礎設施更高效來滿足日益增長的網絡容量需求。

并行光學提供了一種替代傳統的單光纖或對光纖的方案。

光纖網絡

一端的發射器與另一端的接收器通信，在多個光纖上傳播單個數據流。通過這種配置，一個并行光學鏈路可以使用4個2.5Gb/s的發射機來發送一個10Gb/s的信號。

通過使用略微不同顏色的光，可以通過同一光纖同時發送多個數據流，而不是使用單一顏色的光。

WDM光纖方案

發射側的多路復用器編碼具有不同頻率的多個數據流，這些數據流嵌入一個光束并耦合到單個光纖中。相反的過程發生在信道的接收端。雙向光信號可以通過一根光纖進行傳輸。通過密集的波長劃分多路復用，多達80個數據信道可以多路復用成一根光纖。

先進的調制技術使設計者能夠進一步改進光傳輸鏈路。正交振幅調制(QAM)結合了多個層次的振幅和相位變化，增加光數據通信鏈路的容量。

利用振幅、相位和偏振的組合，相干技術是優化光數據傳輸的[敏感詞]魯棒性和最有效的調制方式。相干傳輸結合了四種水平的幅度調制和相位調制和垂直和水平的光偏振，最大限度地提高單個光纖的數據容量。使用這種技術的下一代800Gb鏈路已經進入了市場。

這些技術都將光纖的能力推到了更高水平。行業目前正面臨著接近單一通信信道的理論極限。香農極限可以追溯到1948年，是計算出的最大無錯誤數據率。直到幾年前，考慮到現有光通道的容量，才沒有特別值得關注。

對高速數據鏈路的需求正受到多種趨勢的驅動，包括超大型數據中心的增長，將計算資源移動到邊緣，5G的持續采用，以及將光纖擴展到家庭。光纖性能的進步和先進的調制技術，加上改進的高密度多光纖連接器，為未來的高速計算和通信提供了實現目標的路線圖。