引言0 ^8 X- U& ]* v3 g# Z6 [
光通信容量需求的持续增长推动了各种多路复用技术的发展，包括波分复用(WDM)和空分复用(SDM)。这些技术虽然是独立发展，但结合使用可显著提升传输容量。在用于SDM的非耦合多芯光纤(MCF)中，核间串扰(IXT)是影响信号质量的主要因素。本文探讨使用光谱反转技术来减轻IXT的波长依赖性[1]。
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光谱反转基本原理; G5 ~. Z0 E5 e' S
光谱反转的基本概念是将点对点MCF传输线路分成若干段。在这个系统中，沿一个芯传输的信号受到相邻芯的IXT影响，IXT沿波长轴近似线性累积。5 A: [9 T/ m' u
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# u% ]1 @ d) Y Q3 a图1：提出的光谱反转方法的基本概念，显示传输线路配置和IXT谱修改。( J3 {! @' w6 J- I# h! z/ A7 y
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WDM信号在传输线路的光中继器部分进行光谱反转。在此过程中，具有较大IXT的长波长信号转换为具有较小IXT的短波长信号，反之亦然。这种转换过程有效降低了累积IXT的波长依赖性。光谱反转中继器的最佳位置在点对点系统的中心，因为不等长的跨段会导致累积IXT谱不对称，并增加全带宽的峰峰值IXT差异。: Y0 v8 h" x! Y# ~
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4 }7 K6 U. d3 @; s0 U# W9 ?图2：4跨段传输线路配置比较，显示(a)SI方法和(b)BPSI方法，以及各跨段块的IXT谱。
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带宽分区光谱反转(BPSI)进阶技术0 @! M0 I. Q6 D
传统光谱反转方法仍保留一定斜率，因为IXT的波长依赖性在dB/nm单位下近似线性，其在线性尺度上的叠加无法实现完全平坦。为解决这个限制，研发了带宽分区光谱反转(BPSI)技术。在BPSI中，信号带宽被分成多个子带，每个子带在策略性选择的中继器部分进行光谱反转。' x! n, C" p& K: o
* W4 C& w/ z7 G" `4 } Q; e( ]BPSI方法在传输线路的特定点实施子带和全带反转。这种复杂的方法比传统光谱反转更有效地减轻残余斜率。BPSI的有效性主要归因于在多个尺度管理IXT累积的能力，同时处理局部和全局波长依赖性。
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图3：8种不同全带和子带反转中继器位置模式的各跨段末端累积IXT谱比较。
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' N. g# l. a* p* ?$ j+ |IXT平坦化设计优化6 ?" _, |% h, }/ H( m% i2 v- |. [ G. n
光谱反转中继器放置的优化需要仔细考虑传输线路特性。分析表明，最有效的配置是将传输线路分成四个等长块，无论每个块内包含多少跨段。这种布局确保了整个波长范围的最佳IXT抑制。0 `1 x n; k5 N" w. c/ N
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图4：(a)BPSI方法扩展到任意跨段数和(b)N个等长跨段不同情况的最佳跨段分配。
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实验验证
; c9 {, ]- c4 ~) V% T: O6 i使用基于铌酸锂周期性极化(PPLN)的光相位共轭进行了广泛的实验验证。结果显示系统性能显著提升。C+L波段的IXT波长依赖性从8 dB降低到不到1 dB，而IXT斜率从0.11 dB/nm降低到0.02 dB/nm。这些改进转化为信号质量的显著提升，L波段的OSNR损耗减少高达1.5 dB。3 x E ?% {! o% B% w! z% I7 C
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$ K0 A/ [- _! b* @/ I2 o# m3 P. }& ]图5：(a)4跨段后的累积IXT谱，(b)无SI或有BPSI时各波长信道的OSNR损耗和GMI，以及(c)ch9和ch16的星座图。
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结论+ d$ e [6 p/ v% p* W
光谱反转和BPSI技术在管理MCF传输中的波长相关IXT方面取得了显著进展。这些方法有效降低了C+L波段的IXT差异，特别是在较长波长，实现了传输容量的更高效利用和信号质量的改善。
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% B8 e) z7 p8 s+ E参考文献
( u3 T6 M8 W% U. _[1] J. Oh et al., "Metasurfaces for Free-Space Coupling to Multicore Fibers," Journal of Lightwave Technology, vol. 42, no. 7, pp. 2385-2396, April 1, 2024, doi: 10.1109/JLT.2023.3335334.$ o7 t+ [( L. Z, q& N- }$ E
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