伴随着容量的提升及输入功率的增加，由于非线性香农极限的影响，单模光纤的传输容量即将到达上限。传统单模光纤（SMF）传输系统的最大容量被认为在100 Tbit/s左右。这个极限是由信噪比和带宽决定的，虽然通过先进的编码技术可以挖掘出更多的潜力，但物理上的限制不可避免。实芯光纤也逐渐暴露出难以满足低时延业务、非线性严重，最大传输容量很难持续提升的问题。在光纤传输其他维度已无法突破的情况下，如何提高光纤容量呢？多芯光纤和空芯光纤的引入， 为解决当前传统光纤的局限提供了一个解决方案，旨在突破单模光纤的容量限制。
什么是多芯光纤（Multi-core Fiber, MCF）？
多芯光纤就是在同一根光纤内，有多根纤芯，多个信号可通过各自的纤芯进行独立传输，从而实现系统传输容量实现数量级的提升。这使得同一根光缆能够在不显著增加物理体积的情况下，提供数倍于传统光纤的传输带宽。

与传统光纤相比， MCF在同一光纤中传输多个信道，可以大幅度提高带宽，从而满足数据中心、骨干网等对传输容量日益增长的需求；同时减少了光纤铺设的数量，节省了光纤资源和安装空间。
根据光纤芯之间的耦合程度，多芯光纤通常分为以下两类：无耦合多芯光纤（Uncoupled Core MCF,UC-MCF）和耦合多芯光纤（Coupled Core MCF, CC-MCF）。两者的纤芯间距不同，非耦合多芯光纤的芯间距大于30um，耦合多芯光纤的芯间距小于30um。纤芯间距是指相邻两个纤芯之间的距离。

耦合MCF中的每个纤芯比较紧凑，纤芯之间的信号传输容易产生相互干扰，因此需要在传输系统中采用多输入输出MIMO数字信号处理DSP来处理模式耦合效应。信号之间发生模式耦合导致信号在接收端混合在一起，无法区分，因此采用MIMO-DSP技术通过在接收端对接收到的信号进行解码和恢复，即分离和恢复每个纤芯上的原始信号，确保每个信号都能被准确的接收和解码。类似地，非耦合MCF中每个纤芯是独立传播信号，不需要MIMO DSP进行处理。从成本上来说，当然希望是可以选择不需要MIMO来处理的非耦合MCF，但非耦合MCF用于长距离传输时，又容易产生芯间串扰（XT）。芯间串扰是MCF需要关注的一个重要参数，可定义为单芯信号的磁场或电场对相邻芯信号的干扰。由于同一包层区域有多个芯，因此串扰是系统的重要因素。为了减少芯间的串扰，芯间距应适当。
多芯光纤商用情况
2024年3月，日本电信运营商NTT携手NEC成功完成 “首次跨洋7280千米传输实验”，实验采用了12芯多芯光纤技术，将光网络带宽提高12倍。
2024年3月，谷歌透露与日本电气合作，采用多芯光纤技术建设连接台湾、菲律宾和美国的海底光缆系统TPU，预计2025年底完工。该系统是全球首个采用MCF技术的商用海底光缆系统。
2023年，烽火通信基于自研19芯单模光纤，实现了净传输容量3.61Pbit/s的系统传输，相当于1秒下载约135300部最高画质的电影，刷新了单模多芯光纤传输容量的世界纪录。
多芯光纤走向应用需要解决FIFO, 熔接，放大等问题，也就是需要解决多芯光纤与多芯光纤的连接、多芯光纤与单芯光纤的连接、多芯光纤在光放大传输系统的应用，需要开发相关的连接器、熔接机、扇入扇出FIFO器件、光配线架等相关产品，并考虑与现有技术的兼容性和通用性。目前，国际上对多芯光纤的设计未有统一标准，各厂商的多芯光纤在纤芯数量、纤芯排列、大小、芯间距等都有些差异，不同类型多芯光纤熔接增加了难度。
多芯光纤与单芯光纤的连接 - FIFO
多芯光纤（MCF）的应用需要解决多芯光纤与普通单芯光纤之间如何连接的问题。空间多路复用器/解复用器被称为扇入/扇出(FIFO)器件，用于有效地将光从单个单模光纤耦合到多核光纤，或者将多核光纤的光耦合到单个单模光纤中，这样就实现了多芯光纤与普通单模光纤之间的连接。难点在于连接时如何保证纤芯间的低串扰、连接的低损耗以及精密的耦合对准。到目前为止，已经报道了各种各样的FIFO器件实现技术，但最常用的技术有: 1)熔融拉锥技术，2)3D波导技术；和3)自由空间光学技术。
以上每种方法都有各自的优点，但对于具有小芯距的高密度MCF来说，实现低串扰(XT)仍然具有挑战性。例如，在熔融拉锥光纤逐渐变细的方法中，FIFO器件可以通过逐渐变细单模光纤束来实现，但在变细过程中，每个芯的模场直径(MFD)会增大，这可能会影响器件的性能导致相邻纤芯之间会产生明显的串扰（XT）。在3D波导方法下，直接飞秒激光刻写比较难实现低XT FIFO器件，但该方法的优点是能实现更多芯数的耦合。基于自由空间光学的FIFO器件具有低插入损耗和XT，需要精密控制各组件的精度及成熟的光学设计技能。
亿源通（HYC）基于自身强大的空间光学设计能力及成熟的精密耦合能力，提出了一种紧凑和低串扰XT的四芯 FIFO组件。通过精密的空间光学设计，利用透镜、棱镜等光学元件调节并优化MCF与多个单芯光纤的耦合，实现耦合效率最优，器件结构紧凑，指标均衡。 间距在43um的FIFO器件具有低平均耦合损耗（＜0.5dB），低串扰（＞45dB），回波损