多芯光纤通信串扰及多信道拉曼放大技术研究

国家自然科学基金项目“多芯光纤通信串扰及多信道拉曼放大技术研究”（61205063）提出研究多芯光纤中的通信串扰及多信道拉曼放大技术，通过理论分析，数值仿真与实验制备克服多芯光纤中各纤芯在通信波段的光信号串扰与功率损耗难题；深入探索多芯光纤中光波串扰的波长相关性与偏振相关性问题并基于此研究多芯光纤中的分布式拉曼放大机理；通过优化的光纤设计和制备，开展多芯光纤中单芯注入多芯耦合的拉曼放大系统的理论与实验研究；最后结合数字信号均衡技术研究全光放大多芯光纤通信系统中多信道间的串扰抑制。本项目的研究成果将有助于解决通信用多芯光纤实用化的主要技术难题并推动下一代空分复用光纤通信技术的发展。 本项目计划在国内外核心期刊与国际会议上发表高质量论文6-8 篇，其中SCI 收录国际重要期刊3 篇以上，申请至少3项国家发明专利。 本项目执行三年以来，基本实现了项目提出的目标：采用COMSOL软件对多芯光纤进行了建模并优化；基于模式耦合理论和功率耦合理论对串扰波长相关性进行分析和建模；成功采用堆叠法和打孔法试制了多批次七芯光纤并进行了相关测试，光纤1550nm衰减均值低于0.3dB/km，芯间距均匀度优于1.0um；采用腐蚀光纤束法，制作了适用于不同芯间距规格的七芯光纤复用/解复用器；实现复用/解复用器插损均值低于1.5dB，最大值低于2dB；搭建了基于空分复用系统的多芯光纤接入网实验平台，提出了基于波长空分复用技术的新型接入网架构，下行传输速率达到300Gb/s，上行单波长速率达到20Gb/s；基于多芯光纤多径干涉现象，采用偏芯熔接方法，实现了一种温度灵敏度高，压力灵敏度低的多芯光纤温度传感器。 在本项目支持下，发表国内外高水平期刊及会议文章4篇，SCI收录文章3篇，其中包括国际光学与光电子学领域顶尖学术期刊Optics Express 1篇，IEEE Photonics Journal 1篇以及Applied Physics B 1篇。培养博士与硕士研究生4人。 2100433B

为了克服传统单模光纤的理论传输容量极限导致的容量紧缩问题，基于多芯光纤的空分复用通信系统方案被提出以充分利用空间维度来提升单根光纤中的数据容量，但是一系列技术挑战特别是多芯之间模式耦合带来的功率串扰和在线全光放大技术的缺失成为阻碍这一技术实用化的主要瓶颈。本项目提出研究多芯光纤中的通信串扰及多信道拉曼放大技术，通过理论分析，数值仿真与实验制备克服多芯光纤中各纤芯在通信波段的光信号串扰与功率损耗难题；深入探索多芯光纤中光波串扰的波长相关性与偏振相关性问题并基于此研究多芯光纤中的分布式拉曼放大机理；通过优化的光纤设计和制备，开展多芯光纤中单芯注入多芯耦合的拉曼放大系统的理论与实验研究；最后结合数字信号均衡技术研究全光放大多芯光纤通信系统中多信道间的串扰抑制。本项目的研究成果将有助于解决通信用多芯光纤实用化的主要技术难题并推动下一代空分复用光纤通信技术的发展。

接收机内各本振信号电平高、频率间隔窄、组合干扰较多，极易对高灵敏信道产生影响，采用传统设备良好接地、光电隔离等方法已经不能满足要求，针对多信道接收机的特殊性，需重点考虑以下措施：

多信道接收机多重电源滤波

接收机多路本振和信道并行工作，各种干扰信号很容易通过共用电源串扰，因此采取以下措施：

（1）电源分组设计，本振模块和信道模块采用双路电源分别供电；

（2）多重电源滤波，在模块内部和各模块之间分别设计电源滤波电路，增强滤波效果。

多信道接收机增加对本振信号的隔离

各本振信号之间的组合干扰是影响接收机性能的关键因素。在接收机设计时，一方面对组合干扰频率进行计算，优化变频方案，避免本振信号或其低次谐波信号之间的组合干扰落入信道通带内；另一方面，针对接收机中多通道共用本振的特点，加强对本振信号之间的隔离，在本振分路电路上：

（1）采用高隔离度的分路器；

（2）在本振信号各分路上适当增加放大器，利用放大器的反向隔离特性来增大本振信号的路间隔离；

（3）在本振分路各分路上设计低通滤波器， 增加对本振谐波信号的抑制；

（4）机箱底板电装布线时尽量加大空间距离，按信号类别和强度分别绑扎，防止相互串扰。

多芯光纤拉制的工艺主要有两种:一种是在芯层玻璃的棒体上套上外包层的玻璃管,之后送入乳高温炉软化拉制成光纤;另一种是用预制棒直接在高温炉中加温软化拉制出光纤。

多芯光纤制作工艺与标准单芯光纤不同;主要有两种制作技术;第一种是多芯光纤嵌入光纤预制棒制作技术,此方法除了预制棒制作工艺不同外,其光纤拉制方法与普通标准光纤的拉制过程相同,第二种称为多相祸技术,每一个纤芯都是由独立的内坦祸中引出,纤芯的数目及对应位置分布通过纤芯内it祸来加以调整,外谢祸引出的是包层材料,这样多个内琳祸引出的被外播祸引出的包层包裹,共同拉出的即是所谓的多芯光纤。

此外还有介绍的一种是光子晶体光纤(Multicore photonic crystal fiber)它是一种常见的多芯光纤,制作多芯光子晶体光纤的方法与制作单模光子晶体光纤的(PCF)方法一样,都是先钻孔后堆积的制造,唯一不同之处在于预制棒横截面结构的设计,通过改变纤芯的位置分布或改变空气孔的比例可以获得具有不同亲合度的多芯光纤。

企业名称：深圳市科曼多家居有限公司

成立日期：2012年7月

企业类型：有限责任公司

经营范围：衣柜、壁柜门、家具的销售；国内贸易、货物及技术进出口。