基于少模光纤的空分复用（SDM）技术是一种能将现有单模光纤通信系统的容量提高数十倍的关键技术，作为一种克服传统单模光纤通信系统容量瓶颈的有效手段，值得深入研究。本综述介绍了基于强耦合的少模光纤模分复用中的复用/解复用器、光纤放大器、少模光纤、光传输系统集成器件的关键技术及研究进展，介绍了部分较为经典的或是最新的强耦合少模光纤复用光传输系统的实验，并探讨了模分复用光传输系统的未来研究方向。

基于COMSOL平台，设计一种沟槽辅助下双层阶跃折射率结构的四模掺铒光纤。通过对铒离子能级结构、稳态方程和速率方程的理论研究，利用Matlab软件搭建少模光纤放大器系统。利用模拟退火算法实现三层掺杂区域下的铒离子浓度的优化，以确保所设计的四模掺铒光纤放大器的增益特性。仿真结果表明：在纤芯泵浦方式下利用波长为1480 nm的泵浦光对1550 nm的四模式信号进行放大，得到的各模式信号平均增益为26.07 dB，模间增益差（DMG）为0.106 dB；对所设计光纤进行折射率容差分析，得到的平均增益为26.08 dB，DMG为0.34 dB。结果证明了所设计的少模光纤放大器的稳定特性，其具有广泛的发展前景和应用潜力。

提出一种具有同心圆形应力区的熊猫型保偏少模光纤结构，该结构可以稳定支持10个传输模式。通过引入低折射率应力区，高阶模式之间的有效折射率差提升了近一个数量级，相邻模式之间的最小有效折射率差在1550 nm处达到2×10^-4，在C波段不低于1.8×10^-4。模式色散不高于|-55.0219| ps/（nm·km），最大弯曲损耗在10^-7 dB/m量级（弯曲半径≥9.5 cm）。该研究成果为短距离大容量的光纤设计提供了思路。

提出了一种少模光纤迈克尔孙干涉仪（MI）级联法布里-珀罗干涉仪（FPI）的游标增敏折射率传感器。少模光纤MI用作参考干涉仪，开放腔FPI作为传感干涉仪，解决了传统双FPI传感器的参考干涉仪制备复杂、可控性差的问题。仿真研究了单模-少模光纤错位量对少模光纤模式激发效率的影响，以及少模光纤长度对增敏倍数的影响。基于仿真优化参数制备了少模光纤MI-FPI传感器，并测试了其折射率响应特性，分析了增敏极限及限制因素。该传感器在1.3384~1.3412的折射率范围内的折射率灵敏度达到12466.956 nm/RIU（灵敏度单位），相对于无MI级联的单个FPI传感器提升了12.29倍，放大倍数可基于少模光纤长度灵活控制。该方法使传感器的增敏效果显著、增敏倍数可控、制备方法简单且光谱稳定性好，在折射率传感领域具有潜在的应用价值。

为了解决通信容量不足以及非线性损伤问题，基于正交相位（IQ）调制外差相干探测，利用极化复用技术、模分复用技术以及先进的数字处理算法，搭建了单通道模分复用少模光纤传输系统，并成功实现了波特率为32 Gbaud的16正交振幅调制（QAM）信号在两个兼并模LP11a和LP11b模式下的1000 km传输。使用时域和频域多输入多输出最小均方（MIMO-LMS）算法进行均衡处理后，误码率（BER）低于软判决前向纠错（SD-FEC）的阈值（5.2×10^-2）。

采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案，而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤，为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤，并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出（MIMO）均衡算法、空时编码（STC）算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展，同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明，MIMO均衡算法结合STC有明显优势，在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。

本文从局域耦合模理论出发，对基于CO₂激光器刻写的强调制少模长周期光纤光栅建立模型，实现了少模光栅调制区域纤芯传导模式间的耦合过程分析。该模型通过引入非对称与角向折射率调制，表征了光栅调制中较强且呈角向的折射率变化，从而获得了更准确的模式耦合系数及传播常数；将模式耦合系数及传播常数代入基模与三阶角向模式之间的耦合方程进行求解，实现了对光栅传输谱的仿真，且仿真结果与实验结果相匹配。最后，通过改变光栅模型的参数（光栅周期、周期数、调制深度），研究了传输谱的变化规律，为设计与制作更高阶模式的强调制少模长周期光纤光栅提供了参考。相比于其他模型，该模型能更准确地分析基于局部高强度激光照射、热处理的强调制长周期光纤光栅的传输谱特性。

为了满足日益增长的数据需求，实现“超大容量、超长距离”通信，结合波分复用、偏振复用、模式复用3种复用技术，演示了一个少模光纤传输系统。实验生成符合ITU-T标准的80个通道，利用两个正交偏振及LP11a、LP11b两个模式，在最长达1000 km的少模光纤上传输32 GBaud的16QAM信号。为了减少色散效应和严重的偏振间、模间串扰产生的影响，在接收端数字信号处理（DSP）中，采用基于时域和频域的多输入多输出（MIMO）均衡解复用技术，显著提升系统性能。实验结果表明，经500/1000 km的少模光纤传输，系统的比特误码率（BER）分别能满足7%低密度奇偶校验码（LDPC）硬判决门限（3.8×10^-3）和25% LDPC软判决门限（4.2×10^-2）。当少模光纤传输距离为1000 km时，系统实现的净速率为32.768 Tbit/s，属于国内领先水平。