1 长春理工大学 物理学院 吉林省固体激光技术与应用重点实验室，长春 130022
2 四川师范大学 物理与电子工程学院，成都 610068
采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程，研究了复合贝塞尔高斯（cBG）光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现：由于热晕效应造成的光强和相位畸变，cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽，并产生模式串扰。当风速较小时，大气介质吸收激光产生的热效应较强，导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束，其相对串扰能量较小，受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外，还研究了旋转cBG光束的热晕效应，该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此，相较于非旋转cBG光束，旋转cBG光束的光强分布比更均匀，模式串扰更小。并且，随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大，模式串扰减弱。综上，增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。
复合贝塞尔高斯光束 热晕效应 大气传输 模式串扰 Composite Bessel-Gaussian beams Thermal blooming Atmospheric propagation Mode crosstalk
上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室，特种光纤与先进通信国际合作联合实验室，上海 200444
为解决模分复用无源光网络（MDM‐PON）模式间串扰的问题，本文提出了一种基于多输入多输出（MIMO）预均衡的串扰消除方法。利用帧头插入的时分训练序列，在接收端相干检测后估计信道的冲激响应，并将其用于发送端MIMO均衡器抽头系数的计算。采用线偏振（LP）模式的模分复用（MDM）传输仿真系统对所提方法进行验证，并将所提方法与基于迫零（ZF）预编码的串扰消除方法进行了对比。结果表明：连接5 km少模光纤（FMF）时，与迫零预编码相比，MIMO预均衡使各模式（LP01、LP11、LP21、LP31）信号的误码率在满足7%硬判决‐前向纠错（HD‐FEC）门限时的发送光功率分别降低了3.0 dB、4.1 dB、1.2 dB和9.2 dB。另外，考虑到光纤色度色散的影响，本文进一步提出了带色散预补偿的MIMO预均衡器结构，该结构可以实现对色散的补偿。
光通信 无源光网络 模分复用 多输入多输出 预均衡 模式串扰
研究了少模光参量放大器（FMOPA）的串扰特性，详细描述了发生在少模光纤模式内和模式间的四波混频及其相位匹配条件。给出了少模光纤中与时间无关的非线性薛定谔传输方程，利用数值求解方法描述了FMOPA的模间串扰，并推导出相应的半解析解。首先，设计了一种新的光纤结构，能在C波段（1530~1565 nm）以20 nm带宽传输五个模式。然后，用COMSOL仿真软件获得不同模式的模场分布，并用Matlab软件计算了这些模式间的传播常数与非线性系数。最后，通过合理调整每个模式的传输功率，在150 m长的光纤上使不同模式间的最大差分增益减小到0.7 dB。实验结果表明，半解析解与数值求解方法得到的串扰结果一致性较高。
非线性光学 光参量放大器 四波混频 少模光纤 模间串扰 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1119001
北京邮电大学电子工程学院, 信息光子学与光通信国家重点实验室, 天地互联与融合北京市重点实验室, 北京 100876
对于少模光纤的理论模型分析尚未完善,采用光纤段的位移和旋转理论建立了少模光纤信道模型,该模型综合考虑了模式串扰和差分模时延等因素。为了提高系统性能,研究了采用概率成形和交织编码对信号传输性能的影响。仿真结果表明,16阶QAM(Quadrature Amplitude Modul)信号经过长为50 km的少模光纤传输后,在前向纠错极限为3.8×10 -3的情况下,光信噪比需求降低了3 dB,而且有效提升了传输距离。
光通信 少模光纤 模式串扰 概率成形 交织编码
1 南京邮电大学 光电工程学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
提出了一种可以传输16个轨道角动量模式的光纤, 采用纤芯和环之间高掺杂(n=0.256)的缓变折射率环形光纤结构。通过有限元分析法进行仿真分析, 结果表明, 该光纤可以将简并模之间的有效折射率差提高到6.656×10-3, 减小了模式之间的耦合。同时, 由于光纤折射率的缓慢变化, 理论上模式纯度可达到100%, 从而能够有效地减小模间串扰。
轨道角动量 有限元分析法 有效折射率差 模间串扰 orbital angular momentum FEA effective refractive index mode crosstalk
