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DWDM 替代技术：空分复用提升光纤传输能力 DWDM 替代技术：空分复用提升光纤传输能力 为了提升单根光纤的传输能力，人们已经提出了密集波分复用 (DWDM)的一种替代技术--空分复用(SDM)技术，该技术使用多芯光纤 或少模光纤(few-mode fiber，FMF)。 FMF 是一种纤芯面积足够大、足以利用几个独立的空间模式传输 并行数据流的光纤。理想情况下，FMF 的容量与模式的数量成正比。 然而，为了延长传输距离，需要使用少模光纤放大器。不同于那些用 于自由空间光通信和高功率激光应用中的放大器，少模光纤放大器具 有可控的与模式相关的增益，以确保所有的SDM 信道均被优化。 目前，美国中佛罗里达大学美国光学与光子学院(CREOL)和 NEC 美国实验室的研究人员，已研究出一种在少模掺铒光纤放大器 (FM-EDFA)中控制模态增益，以提高模分复用光通信网络可行性的方 法。[1] 控制模态相关增益 模态相关增益(MDG)是激活掺杂离子的浓度分布、泵浦光以及信 号光的横向强度分布之间的交叠积分的函数。通过光纤设计来控制掺 杂离子分布和信号强度分布，可以调谐模态增益。在掺杂光纤制作完 成后，可以通过控制泵浦的模式内容来实现MDG 的动态控制。 少模掺铒光纤放大器由 15 米长的少模掺铒光纤构成，其掺杂纤 芯芯径为16?m，支持1550nm 附近信号波长的两种模式群-LP01(s)和 LP11(s)，以及980 nm 附近泵浦波长的四种模式群-LP01(p)、LP11(p)、 LP21(p)和LP02(p)。 在像LP11(s)、LP11(p)和LP21(p)这样的模式群中，具有相同传播 常数的简并模式的两种类型，可以通过它们角度依赖性的奇偶性，定 义为偶数模式和奇数模式(如图)。 图：图中给出了少模光纤放大器的泵浦光和信号光的模式强度 分布(左图)， 以及它们沿 x 轴的归一化强度分布(右图)。Normalized intensity (a.u.)：归一化强度(a.u.) 为了展示利用放大器装置进行MDG 控制，采用空间滤波器(模式 转换器)和光学可变衰减器(OVA)将泵源光源分成N 路，以产生N 个泵 模模式。通过合束器将N 个信号模式进行空间合束，并通过分色镜输 入到信号光路中。通过调谐每个OVA，就可以调节单个泵浦模式内容 的功率，从而能够控制泵浦光与信号光之间的交叠以及MDG。 通过在接收器前使用少模掺铒光纤放大器，研究人员成功地通过 50km 长的少模光纤传输了26.4Tbit/s 的模分复用DWDM 信号。[2]接 收到的信号由三个同步相干接收器探测，模式耦合、模态的群延迟和 色散，由一个数字式多输入多输出(MIMO)均衡器进行补偿。 该实验证明了研究人员对MDG 的控制，对于所有通道，产生的 位错误率(BER)都小于3.8times;10-3，在前向纠错后足以进行无差错 传输。quot;少模掺铒光纤放大器有望成为未来长距离 SDM 传输系 统的关键元件，quot;CREOL 的博士研究生Neng Bai 表示，quot;我 们期待着与业界合作，以实现低复杂度、高效率的少模掺铒光纤放大 器。quot;