【摘 要】
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随着全球数据流量的持续大幅增长,通信容量的需求也不断增加。由于光纤中的非线性效应,传统基于单模光纤光传输系统的最大传输容量正逐渐接近理论香农极限。为了应对接入网络中数据流量的激增,模分复用克服当前单模光纤传输容量限制,减少传输过程中的损耗及串扰,在基于少模光纤的模分复用传输中实现长距离、高速率通信。本论文对少模光纤进行优化设计,提出一种新型少模光纤,并搭建一种模分复用光传输系统的实验平台,对基于光
【基金项目】
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国家自然科学基金（61671227和61431009）； 山东省自然科学基金（ZR2011FM015）； 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室；
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随着全球数据流量的持续大幅增长,通信容量的需求也不断增加。由于光纤中的非线性效应,传统基于单模光纤光传输系统的最大传输容量正逐渐接近理论香农极限。为了应对接入网络中数据流量的激增,模分复用克服当前单模光纤传输容量限制,减少传输过程中的损耗及串扰,在基于少模光纤的模分复用传输中实现长距离、高速率通信。本论文对少模光纤进行优化设计,提出一种新型少模光纤,并搭建一种模分复用光传输系统的实验平台,对基于光子灯笼的全光纤模式复用器和解复用器进行性能测试。主要创新性工作如下:（1）提出一种新型低损耗低串扰少模光纤,结合纯二氧化硅芯光纤、环形芯光纤和超模光纤的优点,实现LP01、LP11、LP21和LP31四种线性偏振（Linearly Polarized,LP）模式的超模运作。研究表明,超模光纤的采用可实现大有效模场面积、大有效折射率差、低损耗、低非线性系数等特性;纯二氧化硅纤芯的采用可有效降低光纤的本征损耗;包层处采用凹陷折射率,与等效单芯少模光纤相比,实现低弯曲损耗;纤芯整体呈环形排列成环形芯,支持单阶径向模和模式间较大的有效折射率差,有效降低光纤的模式串扰。综上,新型低损耗低串扰少模光纤的良好性能为长距离少模光纤模分复用传输提供良好传输信道。（2）搭建一种模分复用光传输系统的实验平台。系统采用光子灯笼全光纤复用器和解复用器,对光子灯笼的全光纤复用器的性能进行测试,讨论28GBaud、PM-4QAM信号在基于光子灯笼的全光纤复用器中传输后X偏振态的星座图、误差矢量幅度（Error Vector Magnitude,EVM）、Q因子、误码率（Bit Erroe Rate,BER）和光谱峰值功率的变化情况。当给定输入光功率时,背对背,复用端和解复用端为LP01模式(LP01 to LP01),复用端和解复用端为LP11b模式(LP11b to LP11b)和复用端和解复用端为LP11a模式(LP11a to LP11a)的星座图都较为紧密,并未发生严重畸变;随输入功率增大,EVM逐渐减小并趋于平坦,受非线性影响较小;Q因子随入射光功率的增大而增大并趋于平坦,当输入功率大于-26d Bm时,Q因子大于10d Bm;光谱峰值随输入光功率的增加呈线性增加的趋势,非线性效应较小,具有良好传输特性。
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