Page 40 - 网络电信2017年5月刊上

光通信
采用这种DWDM技术时还需特别注意多芯光纤有可能出现的非线
性效应。
四、对多芯光纤存在问题的探讨
多芯光纤数据传输在近年来发展迅速并取得了很多突破。
不过，其在传输性能等方面仍存在着芯间串扰和光耦合损耗的
问题。
1.芯间串扰
由于多芯光纤的芯间距离一般很小，因此纤芯里的光信号
会发生较强的光耦合而产生噪声串扰，这会严重影响光纤的传
输性能。要降低芯间串扰，最直接的方法是增大芯间距离，但
这会使纤芯密集度和传输容量变小，而且考虑到制造工艺和成
本，通过增大芯间距离来降低串扰这种方法并非最佳选择。在
研究芯间串扰时，所用方法应要能同时兼顾芯间串扰、传输损
耗和容量等问题，并能很好地应用到长距离高容量的多芯光纤
数据通信中。
目前， 已有不少可用于降低芯间串扰的方法，如使用MIMO
技术对光信号进行处理以解决串扰问题。不过，MIMO技术需占
用较多计算资源，而且在一个含有大量光分插复用器的全光网
络中，不同传输链路会产生不同的芯间串扰分量，接收信号会
受到各个串扰分量的共同影响，这会使利用MIMO技术解决芯间
串扰的过程变得十分困难[5]。
另外，有研究指出通过求解耦合模方程，并利用同步多信
道光时域反射仪，可获得多芯光纤的光耦合情况，以计算出整
体芯间串扰的分布结果[11]。基于这种方法，在未来的芯间串扰
研究中人们可以根据精确计算得到的芯间串扰分布结果，提出
更有效、更具针对性的串扰解决方案。
2.耦合损耗
利用多芯光纤传输光信号时，需对每个纤芯进行光耦合。
根据多芯光纤的结构特性，若采用空间直接对准的方法来实现
光耦合，会在耦合过程中产生很大的耦合损耗。因此有必要采
用其它合适的方法来实现多芯光纤的光耦合。对此有研究指出
利用一种扇入（fan-in）器件，可实现多芯光纤较高效率的光
耦合。具体做法是在同一涂覆层下将多根包层很薄的SCF捆绑起
来， 并令它们分别对准多芯光纤的每个纤芯，通过一根SCF对
应一个纤芯将光信号耦合进每个纤芯中。另外，在制作fan-in
器件时每根SCF都通过刻蚀来使包层直径与多芯光纤的芯间距离
相当，以进一步降低耦合过程中的损耗。
与空间直接对准的方法相比，利用fan-in器件对多芯光
纤进行光耦合，可获得更高的耦合效率和更低的耦合损耗。不
过，在该方法中每根SCF与多个纤芯之间都要精确对准，否则就
会因纤芯对不准而产生较大的耦合损耗。另外，当纤芯数目增
多时，fan-in器件所需的SCF数目也会增多，而且每根SCF的包
层直径需要做得更小，这会同时增大纤芯对准和制作工艺的难
度，从而降低fan-in器件的优势。
五、结束语
本文对多芯光纤传输进行了深入研究，探讨了多芯光纤
主要结构参数对其传输性能的影响，并分析了几种可有效提高
其传输容量的信号传输方式。研究表明适当地降低芯间距离，
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减小包层厚度和增大有效面积可提高多芯光纤的纤芯密集度与
传输容量，改善其传输性能。在前人相关研究的基础上，本文
提出结合多级调制、模分复用和密集波分复用等技术，能使多
芯光纤传输容量得到进一步提高。另外，本文还指出芯间串扰
和光耦合损耗是目前多芯光纤传输存在的主要问题，前者可通
过使用MIMO技术或求解耦合模方程来得到解决，后者可通过利
用fan-in器件来实现多芯光纤高效率的光耦合。这些问题的解
决，可为多芯光纤实现跨洋级别的大容量长距离光纤通信系统
提供参考。最后，本文指明降低芯间串扰，减小耦合损耗和进
一步提高传输容量将是未来多芯光纤数据传输的主要研究方
向。
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