Page 38 - 网络电信2017年5月刊上
P. 38
光通信
多芯光纤性能的研究现状与发展分析
梁梓豪 陈舜儿 刘伟平 暨南大学信息科技学院电子工程系
分析了多芯光纤在数据通信中的优
势，探讨了多芯光纤结构参数对其数据传
输性能的影响。并指明未来的研究方向应
集中在降低芯间串扰、减小光耦合损耗，
以及提高传输容量等方面。
一、引言 芯间距离是指纤芯之间的距离，其大小决定了多芯光纤的
有效面积和纤芯密度。小的芯间距离可增大光纤的有效面积，
一直以来，容量和距离都是衡量光纤传输性能的主要指 提高纤芯密度和增大传输容量，但芯间距离太小会使各个芯层
标，人们对光纤传输容量指数级增长的需求不断推动着高容量 之间产生强烈的光耦合，导致纤芯之间的串扰严重并造成信息
光纤的发展。目前，通过利用时分、波分、偏振复用和多级调 的区分困难。尽管增大芯间距离可降低串扰，但因受到制造工
制等技术，每根光纤的传输容量达到100Tb/s的高容量传输系统 艺和成本的限制，导致该方法在实际使用时不可取[3]。
已实现[1]。但是，单芯光纤（SCF）的传输容量正在迅速趋近其
物理极限，而基于空分复用的多芯光纤可在不增加光缆铺设空 包层厚度是多芯光纤一个重要的结构参数。考虑到包层过
间和费用的情况下实现对光纤的扩容，能很好地克服SCF传输容 厚不利于光纤可靠性和高密度的纤芯排布，以及工艺和成本等
量的限制。同时，通过改进调制格式和增大光纤的有效面积还 因素，在制造多芯光纤时会将包层的厚度尽量减小。但是当包
能进一步提高多芯光纤的传输容量，这将对未来的光传输系统 层厚度小到一定程度时，就必须考虑微弯曲损耗和外围纤芯的
产生巨大影响[2]。本文将从结构参数和信号传输方式两方面对 附加损耗[4]。对于多芯光纤，适当增大包层厚度可提高光纤抗
多芯光纤数据传输的性能和存在的问题进行探讨。 弯曲和扭转的能力，进而有效减小微弯曲损耗和外围纤芯的附
加损耗。因此在设计多芯光纤包层厚度时，需要权衡工艺成本
二、多芯光纤结构参数对传输性能的影响 和光纤损耗两个方面。
1.影响传输性能的主要结构参数 对于多芯光纤而言，增大光纤的有效面积相当于提高其纤
多芯光纤的结构参数对其数据传输性能有着重要的影响。 芯密集度，加大光纤的传输距离和容量。然而，过大的有效面
槽助型七芯光纤的横截面及其纤芯元的折射率剖面如图1所示， 积不仅会使各纤芯间的模场直径（MFD）变大，加剧芯间串扰，
影响多芯光纤数据传输性能的结构参数主要有芯间距离、包层 而且还会增大光纤的截止波长，从而降低其传输容量[5]。因
厚度和有效面积。 此，不断增大每个纤芯的有效面积,并不能如期地提高光纤的传
输容量。
图1 槽助型七芯光纤的横截面与其纤芯元的折射率剖面
2.关于光纤结构参数优化的研究
为更好地改善多芯光纤的性能，提高其传输容量和距离，
需要对多芯光纤的芯间距离、包层厚度和有效面积等结构参数
进行优化。目前，已有很多关于结构参数优化的研究，结果表
明通过优化结构参数，可使多芯光纤性能得到很好的提高。
对此，文献[2]设计了一种包层直径为215μm，芯间距离为
40μm的实心型多芯光纤，并通过实验得知只要增大其截止波
长， 保持光纤宏弯曲损耗不变，即可在不增加芯间串扰的情况
下增大光纤的有效面积。
实验结果证实，通过对结构进行适当的设计，使多芯光纤
的宏弯曲损耗保持在1.6dB/m（弯曲半径为10mm），并将其截止
波长设定为1.52μm，就可使光纤获得104μm2的有效面积，从
而提高其整体的密集度。
52 网络电信 二零一七年五月
