空分复用技术下的多芯光纤
空分复用技术下的多芯光纤
在光纤传输其他维度已无法突破的情况下，空分复用技术为光纤传输系统容量提升提供了新的发展方向，将使系统传输容量提升一个数量级。空分复用技术，通过在“同一条路”增加“车道”数量的方式，达到数倍承载“车”流量的效果。空分复用技术目前可分为以下三种信道处理方式:
(1)多芯光纤技术
在同一根光纤包层结构内设计多个纤芯，每个纤芯相当于一个独立的传输单元，实现在同一根光纤内，多个信号沿着不同的纤芯独立传输。
(2) 少模光纤技术
少模光纤是一种特殊类型的光纤，与传统的单模光纤相比，少模光纤传输是在给定的工作波长上，在一根纤芯中传输若干种模式的光信号，通过使用模式选择复用器或滤波器，独立激发出不同的高阶模式，形成相互独立的传输信道。在同一根纤芯范围内增加光纤芯径，光信号在较大芯径的纤芯内传输时，能够实现不同的空间模式传输。
(3) 多芯少模光纤技术
多芯少模光纤（Multi-core Few-mode Fiber，MC-FMF）是一种新型的光纤结构，它在一根光纤中包含多个纤芯，并且每个纤芯支持有限数量的模式传输。这种结构将多芯技术和少模技术相结合它通过多个纤芯的协同工作来增加传输容量，同时利用每个纤芯中的少模特性进一步提升频谱效率。不同的模式在传输过程中可以携带不同的信息，从而实现大容量的光信号传输。
2. 与高等院校的合作交流
华瑞高光子科技（佛山）有限公司，通过与高等院校特种光纤光子器件与应用重点实验室合作，具备各种多芯光纤的资源。同时，我们还不断优化工艺和技术，致力于把多芯光纤应用于器件上，实现光纤的扇入和扇出的延伸。
3. 多芯光纤的关键技术
(1) 设计与结构方面
纤芯布局设计
如何合理安排多个纤芯在包层内的位置分布（如环形、阵列形等），以优化性能同时兼顾制造难度，既要考虑降低芯间串扰，又要考虑整体光纤的机械性能和可制造性。
折射率分布设计
通过设计纤芯和包层合适的折射率剖面，例如沟槽辅助型、空气孔辅助型折射率分布等，来有效降低相邻纤芯之间的模式耦合，从而降低串扰。
(2) 制备工艺方面
预制棒制备技术
包括材料的选择和提纯，确保光纤材料的高纯度以减少杂质引起的损耗和性能下降。精确控制多种材料在预制棒不同区域（对应纤芯等结构）的分布。
拉丝技术
高精度的拉丝设备和工艺参数控制，确保拉出的光纤尺寸（如包层直径、纤芯间距等）精确且稳定。控制拉丝过程中的温度、速度等以保障光纤的光学性能和机械性能。多芯对准技术：在制备过程中保证多个纤芯相对位置的准确性和一致性。
(3) 连接与耦合技术
熔接技术
发展高精度的多芯光纤熔接设备和工艺，减少因熔接导致的附加损耗和串扰增加。针对不同结构（如不同芯间距等）的多芯光纤之间的熔接难题，研发新的熔接方法和技术。
扇入扇出（耦合）技术
开发高效的将光信号从单根或少量通道耦合到多芯光纤以及从多芯光纤解耦合到接收端的低损耗、小体积的耦合器。优化扇入扇出结构设计和工艺以适应高速大容量通信需求。
4. 应用于多芯光纤的各类产品
1) 多芯光纤激光器
多芯光纤激光器是一种以多芯光纤作为增益介质的激光器。在多芯光纤中，多个纤芯被集成在一个共同的包层内。每个纤芯都可以作为独立的光波导，能够实现光的传输和增益。通过合理的泵浦方式和光学谐振腔结构，使得多芯光纤中的多个纤芯协同工作，产生激光输出。在这次的多芯光纤中，呈六边形排列的七芯光纤的全部 7 个纤芯均被并行刻写了光纤光栅，在所制造的并行光纤 DFB 激光器里，7 个纤芯里的 6 个具备充足的输出光功率，第 7 个纤芯激光器的输出功率比其他纤芯低 100 倍。此情况是因在光栅刻写期间曝光条件不理想所致。所运用的光纤为芯间距是 40 μm 的六边形阵列掺铒多芯光纤，通过单次紫外曝光制成了 8 cm 长、工作在 1545 nm 附近的 DFB 光栅腔，如图 (c)所示。
2) 扇入扇出多芯光纤连接器
扇入扇出多芯光纤连接器是一种用于多芯光纤连接和光路转换的关键器件。它能够将多芯光纤中的光信号高效地“扇入”到其他光纤或光学器件中，或者将来自其他光纤或器件的光信号“扇出”到多芯光纤的各个纤芯。
3) 多芯光纤放大器
多芯光纤放大器是一种利用多芯光纤来实现光信号放大的器件。其工作原理通常基于掺铒、掺镱等稀土离子的受激辐射。当泵浦光注入多芯光纤的掺杂区域时，稀土离子吸收泵浦光能量跃迁到高能级，处于高能级的离子在输入信号光的激发下回到低能级并辐射出与输入光信号同频率、同相位、同偏振的光子，从而实现光信号的放大。
