Page 20 - 网络电信2023年12月刊

年，邹冬冬（Zou）等 [14] 利用低成本的直调直检技术结合波分复 图1 光纤剖面折射率分布
用和模分复用实现了20m OM2光纤的1.6Tbit/s三模传输。2021
年，Rademacher等 [15] 实现1.01Pbit/s 15模光纤传输。2022年，
Rademacher等 [16] 使用低损耗的55模少模光纤、新型高质量模式
复用器以及110×110 MIMO的DSP实现了1.53 Pbit/s的25.9km光
纤传输。
在少模长距离传输实验当中，不能直接凭借传统相干或
直接检测接收算法恢复出模式信号，需要额外对模间串扰进行
干预或补偿。各种不同侧重的实验研究使用改进光纤、环路补
偿、收端MIMO均衡等方法对色散进行补偿。改进光纤的方法主
要通过降低光纤损耗、使光信号工作在弱耦合模式减小空分维
度串扰；环路补偿的方法主要使用循环模式排序方法，令每一
路信号依次经过不同模式传输，最终在多跨距离实现强耦合模
式传输特性以大幅降低模间色散；MIMO均衡方法一般同时利用
训练数据、接收信号频域和时域维度信息对信道进行估计以及
补偿。
除了空分模式及空分多芯复用技术以外，偏振复用（PDM） 长距离少模光纤环路实验的实验装置以及DSP流程如图2所
和波分复用（WDM）技术业已成熟。国际电信联盟电信标准分局 示。在发送端，80路频率间隔为50 GHz的激光源输出ITU标准
（ITU-T）对波分复用的一系列设计问题也早已提出了规范化标 C20～C59、H20～H59信道下共80路载波（1530～1562 nm），通
准。在传输系统中同时构架多种复用技术，并不断拓宽复用维 过阵列波导光栅（AWG）控制输出。在数字域，首先生成伪随机
度的边界[17,18,19]，可以得到更高的谱效率并在长距离传输 二进制码并将其映射成16QAM符号，然后对其进行两倍上采样并
场景下进一步增加系统的传输容量[20,21,22]。 通过根升余弦滤波器完成基带成型。然后通过任意波形发生器
综上所述，拓宽复用维度、探索新的信号处理方法、研制 输出两路不同的IQ信号，在IQ调制器中，两路信号分别对79个
更低损耗的少模及多芯少模光纤，是大容量长距离光传输的极 通道的WDM信号和另一路测试信号进行调制，之后再分别通过偏
为重要的研究方向。本文使用先进的DSP技术作为信道均衡和 振分束器（PBS）等分成偏振正交的两路并在保偏光纤中进行传
色散补偿的方法[23,24]，采用IQ调制/外差检测的方式，使用 输，其中一路经过一段1 m的延时线延时5 ns(160个符号）进行
ITU-T的标准0.4 nm波分复用通道，凭借自研的低损耗六模渐 解相关并与另一路通过偏振合束器（PBC）合路复用。随后1×2
变型少模光纤，同时使用偏振复用和空分模式（两模）复用技 耦合器耦合两路偏振波分复用信号，通过EDFA放大后再一次通
术，实现了密集波分复用（DWDM)80个通道双模式双偏振16进制 过1×2光耦合器等分成两路，一路信号通过3 m的延时线延时15
正交幅度调制（16QAM）的1000 km渐变型少模光纤传输，净速 ns(480个符号）以解相关，然后两路信号共同进入环路并在环
率高达32 Tb/s。据作者所知，该实验结果在国内处于领先地 路中经模式复用器复用。进入环路前，每一路模式信号功率约
位。 为23.5 dBm，为了避免接收端接收信号时间重叠，放置声光调
制器（AOM）用以选通环路输入信号。
一、WDM-MDM-PDM-16QAM传输系统 进入环路后，两路独立信号在模式复用器中以LP11a和
该少模传输实验使用的是可传输6个模式的渐变型少模光 LP11b进行模式复用调制并输出。环路中包括50 km长的少模光
纤，光纤各参数如表1所示，光纤的径向折射率变化如图1所 纤、模式复用及解复用器、EDFA、波长选择开关（WSS）以及
示。我们在实验中选择LP11a和LP11b两个模式进行传输。LP11 AOM。EDFA平衡每个模式信号的光功率，WSS则控制EDFA功率平
模与其他模相比有更低的损耗，且此种少模传输相比于不同线 衡后每一路模式信号各通道间的平坦度。FMF链路在所有光纤模
偏振模式的少模传输可以更容易地进行功率和色散控制。 式中的色散约为21.01 ps/（nm·km），所用光纤在传输LP11模

表1 光纤参数

图2 光模块信号端口
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