[原創(chuàng)]突破傳輸容量瓶頸：多芯光纖與空芯光纖 [復(fù)制鏈接]

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伴隨著容量的提升及輸入功率的增加，由于非線性香農(nóng)極限的影響，單模光纖的傳輸容量即將到達(dá)上限。傳統(tǒng)單模光纖（SMF）傳輸系統(tǒng)的最大容量被認(rèn)為在100 Tbit/s左右。這個極限是由信噪比和帶寬決定的，雖然通過先進的編碼技術(shù)可以挖掘出更多的潛力，但物理上的限制不可避免。實芯光纖也逐漸暴露出難以滿足低時延業(yè)務(wù)、非線性嚴(yán)重，最大傳輸容量很難持續(xù)提升的問題。在光纖傳輸其他維度已無法突破的情況下，如何提高光纖容量呢？多芯光纖和空芯光纖的引入， 為解決當(dāng)前傳統(tǒng)光纖的局限提供了一個解決方案，旨在突破單模光纖的容量限制。 B_.>Q8t
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什么是多芯光纖（Multi-core Fiber, MCF）？ +OUM 4y  
多芯光纖就是在同一根光纖內(nèi)，有多根纖芯，多個信號可通過各自的纖芯進行獨立傳輸，從而實現(xiàn)系統(tǒng)傳輸容量實現(xiàn)數(shù)量級的提升。這使得同一根光纜能夠在不顯著增加物理體積的情況下，提供數(shù)倍于傳統(tǒng)光纖的傳輸帶寬。 WxF@'kdn*,  

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與傳統(tǒng)光纖相比， MCF在同一光纖中傳輸多個信道，可以大幅度提高帶寬，從而滿足數(shù)據(jù)中心、骨干網(wǎng)等對傳輸容量日益增長的需求；同時減少了光纖鋪設(shè)的數(shù)量，節(jié)省了光纖資源和安裝空間。 nON
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根據(jù)光纖芯之間的耦合程度，多芯光纖通常分為以下兩類：無耦合多芯光纖（Uncoupled Core MCF,UC-MCF）和耦合多芯光纖（Coupled Core MCF, CC-MCF）。兩者的纖芯間距不同，非耦合多芯光纖的芯間距大于30um，耦合多芯光纖的芯間距小于30um。纖芯間距是指相鄰兩個纖芯之間的距離。 <^8OYnp  

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耦合MCF中的每個纖芯比較緊湊，纖芯之間的信號傳輸容易產(chǎn)生相互干擾，因此需要在傳輸系統(tǒng)中采用多輸入輸出MIMO數(shù)字信號處理DSP來處理模式耦合效應(yīng)。信號之間發(fā)生模式耦合導(dǎo)致信號在接收端混合在一起，無法區(qū)分，因此采用MIMO-DSP技術(shù)通過在接收端對接收到的信號進行解碼和恢復(fù)，即分離和恢復(fù)每個纖芯上的原始信號，確保每個信號都能被準(zhǔn)確的接收和解碼。類似地，非耦合MCF中每個纖芯是獨立傳播信號，不需要MIMO DSP進行處理。從成本上來說，當(dāng)然希望是可以選擇不需要MIMO來處理的非耦合MCF，但非耦合MCF用于長距離傳輸時，又容易產(chǎn)生芯間串?dāng)_（XT）。芯間串?dāng)_是MCF需要關(guān)注的一個重要參數(shù)，可定義為單芯信號的磁場或電場對相鄰芯信號的干擾。由于同一包層區(qū)域有多個芯，因此串?dāng)_是系統(tǒng)的重要因素。為了減少芯間的串?dāng)_，芯間距應(yīng)適當(dāng)。 j;*= ^s