由于智能手机、数据中心等技术的广泛应用,长距离传输系统中的数据网络流量日益增长;单模光纤的低损耗特性显著提升了传输容量。同时,为了实现容量的显著提升,空分复用(SDM)技术得到了深入研究,而多芯光纤(MCF)则被寄予厚望,有望成为下一代光纤技术,实现超高容量传输系统。
住友电工开发了一种采用125微米包层标准的四芯纯石英耦合微通道板(CC-MCF)光纤。该光纤在1550纳米波长处的衰减系数<sup>1 </sup>为0.158 dB/km,在1520至1580纳米波长范围内的空间模色散(SMD)<sup> 3 </sup>为6.1 ps/√km<sup> 4</sup> ,是迄今为止用于空分复用的光纤所达到的最低值。

超低衰减与超低损耗单模光纤 (SMF) 相结合,使得信号传输噪声低于以往的空分复用 (SDM) 光纤,并有望在不降低单通道容量的情况下实现更高的空间通道数。其 6.1 ps/√km 的单模损耗 (SMD) 仅为以往多模光纤 (MDF) 最低 SMD 的五分之一,从而降低了用于 串扰补偿的多输入多输出 (MIMO) 数字信号处理 (DSP) 的计算复杂度。此外,采用标准 125 µm 直径包层的 CC-MCF 可利用现有标准光纤电缆设计进行布线,并有望具有与标准光纤相当的高机械可靠性。
* 1:衰减,或称传输损耗,是指光在光纤中传播时因散射和吸收而造成的损耗量。衰减越低,光信号的传输距离就越远。目前商用光纤的最低损耗为 0.154 dB/km(波长 1550 nm),这是超低损耗单模光纤在海底传输中实现的。标准单模光纤的衰减约为 0.185 dB/km。此前空分复用 (SDM) 光纤的最低衰减为 0.168 dB/km(纤芯平均衰减)。.
* 2:光纤类型
及特性
单模光纤 (SMF):纤芯较细的光纤。
标准光纤:用于不同光纤通信(包括单模光纤)的标准化光纤。标准包层(玻璃)直径为 125 微米。
多芯光纤 (MCF):具有多个纤芯的光纤。分为“解耦”和“耦合”两种类型。
解耦多芯光纤:纤芯间串扰极低的多芯光纤,每个纤芯可用作独立的空间信道。为了抑制串扰,必须增加纤芯间距,并且包层直径往往也会增加。
耦合多芯光纤/芯耦合多芯光纤 (CC-MCF):纤芯间距短且串扰高的多芯光纤。需要使用 MIMO DSP 进行串扰补偿,但 CC-MCF 可以容纳更多
光纤。多模光纤 (MMF):纤芯较粗(>10 微米)的光纤。纤芯内存在多个光路(模式)。模态串扰难以抑制,因此 MIMO DSP 对于 SDM 传输中的串扰补偿是必要的
* 3:空间模式色散 (SMD) 是指光纤中多条光路之间的光程差所引起的光脉冲传播时间的变化量。SMD 值越低越好,因为这样可以降低数字信号处理 (DSP) 的计算复杂度。.
* 4: “ps/√km”是耦合多模光纤中空间模式色散的单位,表示脉冲信号的时间传播时间 (p) 与传输距离 (√km) 的平方根成正比。也就是说,传输 10,000 km 后的 DME 比传输 1 km 后的 DME 高 100 倍(而非 10,000 倍)。此外,由于模式耦合较弱,多模光纤的脉冲信号传播时间 (PS, NS) 也与传输长度 (km) 成正比。因此,SMD 的单位变为“ps/km”、“NS/km”等。.
* 5:数字信号处理(DSP)MIMO,即多输入多输出(MIMO),是一种能够补偿多模光纤(MCF)和多模光纤(MMF)之间串扰的数字计算技术。它可以将完全混合的信号与原始的各个信号分离。.
