人工智能掀起的算力基建大浪潮中，
存储、GPU之外，
光通信的需求也在持续增长。
不久前落幕的世界人工智能大会，
展区可谓是含“光”量十足，
多家企业展出
各类光芯片、光模块、光纤等
覆盖光通信全链条的前沿产品。
当前在市场需求和政策支持下，
光通信已成为多地
布局未来产业的关键“落子”。
如湖北省将在武汉光谷实施
“强光、壮芯、优屏、拓端”行动，
打造1个万亿级、2个5000亿级产业集群，
构建“12N”现代化产业体系；
上海、广东等地也纷纷将光通信
写入“十五五”规划重点方向，
积极布局产业集聚区。
作为“AI算力、6G核心底层硬件”，
光通信的产能、订单等产业基本面持续向好。
随着人工智能技术的不断发展、
要求的不断提高，
行业正在呈现
高端化、快速化、国产化等特征。
今天，我们就从光通信的基本原理出发，
看央企国家队的技术探索和规模应用。
01
什么是“光通信”？
现代光通信，
通过光芯片、光纤来实现。
当你发出一条朋友圈，
在看不见的空间内，
这段信息完成了一次
“电—光—电”的奇妙转换。
首先，
手机图文信息编码为0/1数字电信号，
以无线电波射频形式被附近基站捕捉，
基站接收到后，
便迅速将其转换处理。
基站内部有一个核心部件叫作光模块，
它就像一座“货物打包车间”，
电信号进入后，
会驱动其中的电芯片
精确控制微小的激光器芯片，
将电能直接转化为定向激光。
由此，
电信号“变身”成为一道道光信号，
以接近每秒20万公里的速度
进入一根比头发丝还细的光纤中。
随后，
这一段光信号“穿梭”到数据中心，
数据中心内架设不同层级的
数据通信设备和存储设备，
设备通过光纤互联，
光纤两端则连接着光模块。
承载着这段朋友圈信息的光信号
通过光模块接收单元
到达光探测器芯片的表面，
在这里，它能够将接收到的
光信号转换回电信号。
经过跨阻放大、时钟数据恢复等
高速信号处理流程，
朋友圈的信息
就抵达了数据中心存储服务器。
当你的朋友刷新了朋友圈，
这段朋友圈信息
从数据中心存储服务器被调取，
“化身”成光信号离开数据中心，
通过光纤“飞奔”到你朋友的所在地。
光信号被光通信设备接收和处理，
再次被转化为电信号，
经由电处理单元解调成射频信号，
通过天线以电磁波方式发出，
最终被你朋友的手机接收，
整个完整链路处理过程仅在数秒之间。
02
为什么用光来通信？
很多人以为AI大模型的比拼，
核心是GPU的算力比拼，
但事实上，决定AI算力天花板的
从来不是单颗芯片的计算能力，
而是海量数据的高速传输能力。
随着AI大模型训练、万卡级智算集群、
超大规模数据中心落地，
海量EB级数据交互需求爆发
（1EB等于约1.15×10¹⁸字节），
传统铜缆电通信理想距离小于十米，
已经触碰到了不可突破的物理性能天花板，
无法满足海量数据、
长距离高速传输的发展需求，
而光通信凭借光子独有的传输特性，
跳出了电信号传输的固有局限，
速度更快、容量更大、损耗更低、更加安全，
形成了全方位的性能优势。
一个完整的光通信系统，
就像高效运转的“光速物流中心”，
包含四个核心环节：
简单来说，
从激光器芯片发出的“光子列车”，
在光纤中狂奔数百公里后，
最终由探测器芯片
这位“完美听众”准确捕捉还原，
构成完整的光通信闭环。
03
“一束光”背后的央企全链力量
看清了光通信的硬核优势，
想让光速算力真正跑起来，
光靠技术原理可不够。
从上游“心脏”光芯片、光模块，
到中游“信息血管”光纤，
再到千家万户以及数据中心的应用，
中央企业发挥优势、各显神通，
沿着光通信产业链层层布局，
撑起了国产光速底座。
锻造算力的“光电心脏”
在光通信中，
要想实现整个“电—光—电”的过程，
最核心、技术壁垒最高的
就是光模块，
及其“心脏”光芯片。
光模块看起来体积小巧，
内部却是个高度集成的精密系统，
由光发射器件、光接收器件、
电芯片、PCB、结构件等组成。
这些光芯片既能“收信号”也能“发信号”，
充当着光电信号的“翻译官”。
AI算力中心需求推动高速光模块快速迭代。
曾经主流的400G光模块，
正在逐渐被800G及1.6T规格光模块所替代。
作为电子信息领域的国家队，
中国电科聚焦光芯片制造，
加快自主创新、持续提升产能。
中国电科产业基础研究院
突破材料结构设计、工艺技术开发、
透镜工艺制作等关键设计和工艺难题，
研发多款800G高速光通信芯片产品
并实现批量化生产；
面向高速算力中心和数据中心，
研发1.6T高速光芯片，
打造高速光电芯片的技术平台。
具体在“收信号”方面，
电科芯片锚定超高速光电探测技术攻关方向，
创新设计多薄层渐变掺杂吸收区外延结相，
优化精细台面图形低损伤刻蚀工艺，
完成低寄生共面波导电极迭代改良，
接连攻克高效率宽带光电探测器结构设计、
低RC芯片精密制备、
高可靠倒装焊接集成等核心技术，
打通材料、设计、工艺全链路技术难点，
成功研制单通道100G、
200G速率光电探测器芯片，
广泛应用于新一代数据中心
内部光互连等场景。
高性能的芯片离不开良好的制造工艺。
中国电科积极布局硅光等新技术路线，
为光芯片性能的进一步提升
打下了良好的基础。
依托自主可控的工艺平台，
联合微电子中心
在硅基光电子领域跑出加速度。
依托国内领先的8英寸硅基光电子工艺线，
团队开发的800G硅光集成工艺
及异质集成技术关键指标达到国内领先水平。
织就安全高效的“信息血管”
如果说以光芯片为核心的光模块
是光通信的心脏，
光纤光缆就是贯穿全网的“信息血管”，
承担长距离、超大容量的
数据传输核心任务。
中国信科旗下烽火通信
以“Fiber for AI”为核心理念，
聚焦光纤产品的技术创新，
确保核心原材料自主供给、
高端产品自主研发、
关键技术自主掌控，
为国家算力网络建设提供安全、
稳定、高效的核心支撑。
烽火通信颠覆光纤本体结构，
研发出面向未来数据中心的空芯光纤，
和传统的实芯光纤不同，
它的结构可谓大有乾坤。
该款光纤的内部是特殊排布的中空通道，
能够实现低损耗、大带宽（传输），
还能够承载更高的能量。
其最低衰减值为0.05dB/km@1550nm，
传输时延降低31%，
即将实现国内首个200公里级
DCI（数据中心互联）实践项目的落地。
夯实智能时代的“全光底座”
上游造芯、中游制纤，
最终还要落地商用，
才能释放算力价值，
三大电信央企共同发力，
创造了巨大需求和多种场景。
中国移动聚焦全国一体化算力网建设，
重点布局超大规模智算中心，
以全光高速直连，
将分散的算力组编成网。
同时，加速AI数据中心建设，
突出快速交付、高效运营、
绿色低碳特色，布局吉瓦级数据园区。
数据中心就如同支撑互联网
与AI服务的一个个“超级数字仓库”，
我们日常使用的云盘、视频、大模型应用，
背后都依赖它提供算力与数据存储能力。
在一座配备1万张GPU的
AI智算中心内部，
标准组网下需要2万至3万只高速光模块，
单机柜光纤用量可达上千芯；
整座集群内部光纤总长可达数万芯公里。
在头发丝粗细的光纤上，
光通信实现了数Tb/s到数Pb/s的
超高速大容量传输，
稳定承载大模型分布式训练、
海量数据灾备这类超大带宽的应用。
高速光通信的价值不止于算力，
最终要延伸至城市街巷、乡村田野，
联通千家万户与各行各业。
中国联通深耕终端接入网络，
为全民铺就通达
数字世界的“信息高速路”。
早在多年前，
中国联通便率先
全面推进固定网络光改工作。
针对“北强南弱”的区域发展不平衡问题，
加大南方地区宽带网络建设投入，
同步实现南北宽带网络的跨越式发展。
如今，中国联通
宽带端口总量已突破2.9亿个，
总体城市住宅覆盖率超过97%，
乡镇及以上区域覆盖率达到95%以上，
光纤接入端口占比达到97%以上，
实现了城市地区光纤宽带的全面深度覆盖。
全国算力调度、跨省市海量数据流转，
则离不开强大的长途骨干全光网络，
它是支撑我国算力与数字经济的
关键信息基础设施。
随着人工智能与算力业务爆发式增长，
骨干全光网技术正加速突破。
目前，中国电信已建成覆盖31省、
总长约40万公里的全球最大
100G/400G全光交换网络；
同时完成全球首个基于现网空芯光纤的
单波1.2Tb/s超长单跨无中继波分传输试验，
仅在两端机房放大便实现206.5公里、
51.3Tb/s单跨无中继传输，刷新世界纪录。
技术的不断革新与突破，
正推动光网络从“传输管道”
向“智能底座”演进，
为算力时代构筑坚实运力基石。
此时此刻，
你屏幕上的每一个像素，
耳机里的每一个音符，
视频中的每一帧画面，
它们在被你看到和听到之前，
都曾经是一束光。
这束光在城市的地下管廊中穿行，
在山川之间翻越，
在大洋深处静默地奔跑，
它以每秒20万公里的速度，
精准地、不知疲倦地为你传递着
这个世界的每一个瞬间。
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责任编辑丨陈伊南
校对丨陈婷
执行主编丨张灏然 李虹萦
内容来源丨各中央企业
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