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引言
0 Y! F" C: K) q! ]$ O5 e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
1 Q9 i: G0 \! n3 m4 s8 Y+ ]$ f3 E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。
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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。( ]2 f* b6 c) o' |% m' N! i
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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。/ p& y. U6 b7 a8 ?" [
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0 I. G9 r" V1 n; U% U+ h5 P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。8 B% Y8 n, H" Z+ k8 F+ B R r
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带宽分区光谱反转(BPSI)进阶技术% X9 N9 i5 \1 M) }) ], f: R
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。9 }# s7 `, Q0 f" c& c, z, ?0 E1 L2 |
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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。( E/ n1 F; `, q' x& P) m/ L
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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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IXT平坦化设计优化
: _6 e, G$ d5 O4 {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。
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5 ]3 }4 s5 {0 N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。* A! x: p4 k. V$ {
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实验验证
4 `) V- B( D" G2 K/ Y% V/ E' u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。6 J8 A6 z* k6 M' s
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/ i: ]7 a! P1 q- 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。) Q' H6 g6 Q, @; g
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结论# ~; q5 B9 `% V: o
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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% q7 h& y+ M4 f参考文献
& `" k7 [9 {/ v" `; O6 `0 f[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.
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