Page 27 - 网络电信2020年5月刊下

解 决 方 案
调制（PAM4）信号的传输 [16] 。综上所述，目前MDM系统大部分研
究使用了复杂的MIMO系统处理信号，成本较高、系统复杂且耗
电；其次，采用少模光纤虽然能提供很好的信道质量，但是少
模光纤价格高（40元/米）同，对于长距离传输而言成本太高；
再次，传输系统带宽均不可调，不能适应下一代光传输动态路
由的网络需求。
由于MDM都是使用MIMO进行模间解复用，但大量复杂的计
算严重限制了MDM系统的实际应用。随着技术的进步，模式选择
PL复用/解复用器的产生。在短距离情况下，弱耦合模分复用无
MIMO传输被提出和证实 [17，18] ，但无MIMO传输的距离与传输介质
的模式耦合有关，模式耦合越大、交调越严重，传输距离就越
近，文献[19]采用少模光纤进行WDM-MDM较远距离的传输，在文
献[20]采用OM3通用多模光纤只传输１km。一般情况下，少模光
纤的模间耦合较小，但价格昂贵，OM3通用多模光纤尽管模间耦
合较大但是价格便宜，而且具有模式可扩展的优势。因此，本
文设计一种基于PL的无MIMOMDM带宽可调的双向光纤传输系统。
一、基于 PL 的无 MIMOMDM 带宽可调的双
向光纤传输系统设计
本文基于PL的无MIMOMDM带宽可调的双向光纤传输系统，如
图 1 基于 PL 的无 MIMO MDM 带宽可调双向光纤传输系统设计图
图1所示。正向传输时,从左边4个光端机分别发出1548.52nm、
1554.13nm、1554.94nm和1560.61nm 4个不同波长的数字光信
号，经过WDM1复用后再进入1:3的分路器分成3路信号。使用掺
铒光纤放大器（EDFA）对3路信号功率补偿再作去耦合处理，然
后进入可编程光开关1，再由PL模分复用器1(PL1)进行MDM后,配
图 2 可编程光开关实物图
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图 3 PL 模分复用 / 解复用器实物图
置成LP01、LP21和LP11a 3个非简并模式正向信号,经过12.5km
的OM3多模光纤传输，到PL模分复用器2（PL2）模分解复用，然
后传输到可编程光开关2配置接收信道，最后再经过波分解复
用器1（DEWDM1）波分解复用后到达右边光接收机。反向传输
时，从右边4个光端机发出4个不同波长的光信号，经过WDM2复
用后进入1:3的分路器分成3路信号，通过EDFA对3路信号功率补
偿再去耦合处理，然后进入可编程光开关2，再进入PL2进行MDM
后，配置成LP02、LP01和LP11 b3个非简并模式反向信号。经过
12.5km的OM3多模光纤传输，到PL1解复用，然后传输到可编程
光开关1配置接收信道，最后再经过DEWDM2波分解复用后到达左
边光接收机。
实验中使用的光开关如图2所示。采用LightLEADER3424型
8×8的光交换矩阵，完成光层的路由选择，光开关矩阵的连接
是通过计算机（PC）端的软件控制，在用户图形界面可以设置
通道连接状态。
实验中使用的PL模分复用器是一种6×6全封装的空间模式
复用/解复用器如图3所示。该复用器提供了SMF与少模无源或有
源光纤以及少模组件之间的最佳接口，用于MDM系统中进行模分
复用和解复用，利用该技术可有效地将少模光纤输入光束同时
转换为少模光纤的传输模式。系统搭建时需要用LC接头转FC接
头的适配器来连接到光开关上。
二、传输模式性能测试
在1550nm波长区的C(1530-1565nm)和L(1570-1605nm)2个波
段上,我们测量了3个传输模式的传输损耗和模间交调，如图4所
示。从图中左纵轴上可以看出LP01、LP21和LP11a 3个非简并模
经12.5km传输后损耗均小于-11dB，损耗不大，证明传输距离还
有扩大的空间。
LP01模式在2个波段上传输时损耗平均值约为-11.98dB，
LP21模式在2个波段上传输时损耗平均值约为-11.95dB，LP11a
模式的传输损耗平均值约为-11.93dB，3个非简模的模式相关损
耗约为1.2dB。对照图中右纵轴的数值可以看出3个非简并模之
间的交调值都较低，其中该传输系统在C波段上的交调值比L波
段上的低，说明在C波段上传输性能较好。在2个波段上非简并
模之间的交叉调制均小于-24dB，其中LP02-LP11a模式交调的平
均值约为-28.8dB，LP01-LP02模式交调的平均值约为-29.9dB，
LP11a-LP01模式交调的平均值约为-28.5dB。
3个非简并模的传输损耗和模间交调相差约12dB,这种情况
网络电信 二零二零年五月