全内反射原理与低损耗特性
光纤单芯的核心传输机制基于全内反射原理。当光信号以特定角度射入纤芯时，会在纤芯与包层界面发生全反射，减少能量泄漏。石英材料的光损耗已降至0.15 dB/km以下，保障信号可长距离传输。
单模光纤的波长优化
单模光纤通过限制光波传播模式实现高速传输：
- 工作波长集中于1310nm和1550nm低衰减窗口
- 纤芯直径仅8-10μm，消除多模色散
- 支持100Gbps以上调制速率
波分复用技术的突破
波分复用（WDM）技术通过多波长并行传输提升容量：
| 类型 | 波长数 | 单波速率 |
|---|---|---|
| DWDM | 96波 | 200Gbps |
| CWDM | 18波 | 100Gbps |
材料与制造工艺的进步
超纯石英材料的应用将光纤杂质含量控制在ppb级，结合PCVD（等离子体化学气相沉积）工艺，使光纤几何精度达到纳米级别，显著降低传输失真。
调制技术与信号处理
高阶调制格式与数字信号处理（DSP）协同工作：
- QPSK和16QAM调制提升频谱效率
- 前向纠错（FEC）降低误码率
- 相干接收技术补偿色散效应
光纤单芯的超高速传输是物理原理、材料科学和数字技术融合的成果。随着空分复用和AI光网络管理技术的发展，单纤容量将向Pb/s量级持续突破。
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