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新技术:空分复用显著提升光纤传输能力

导读: 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的一种替代技术--空分复用技术,该技术使用多芯光纤或少模光纤。

  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)。

少模光纤放大器的泵浦光和信号光的模式强度分布

  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.)

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