基于空間干涉成像的七芯光纖芯間群延時差測量

沈立翠，黃素娟，陳偉，閆成，趙欣鵬

（上海大學 通信與信息工程學院， 特種光纖與光接入網重點實驗室，上海 200444）

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使用多芯光纖（Multicore Fiber， MCF）的不同纖芯作為獨立并行的空間通道來傳輸不同信息，可解決傳統單模光纖（Single Mode Fiber， SMF）的傳輸容量限制問題。近年來，MCF 已經成為空分復用（Space-Division Multiplexing， SDM）系統［1-5］和微波光子學（Microwave Photonics， MWP）領域［6-10］的重點研究對象。MCF 的芯間群延時差（Differential Group Delay， DGD）是一個關鍵的物理參數。在SDM 系統中MCF 的傳播延時差太大會降低可實現的符號速率、傳輸距離，并增加接收器的設計和信號處理的復雜度［11，12］。在MWP 信號處理中，為了使MCF 作為可調諧采樣（True-Time Delay Line， TTDL）工作，每個纖芯需要不同的群延時和色散特性，以實現光波長的可調諧性［13］。

目前MCF 的芯間群延時差的測量方法主要有：脈沖響應法、白光光譜干涉法、差分相移法以及光譜干涉法。2014 年，日本的SAKAMOTO T 等［14］使用脈沖響應法測量了四芯光纖的芯間群延時差，該方法測量精度較低，對脈沖信號質量要求高，且所需測量光纖長度較長，一般為幾公里到幾十公里。白光光譜干涉法是基于馬赫-曾德爾干涉儀原理的測量方法。2015 年，LEE H J 等［15］使用兩個空間光調制器將SMF 的基模與MCF 多個芯的模式任意相干疊加，以構成馬赫-曾德爾型多徑干涉儀，通過測量輸出光譜的干涉條紋周期可推算出不同芯間折射率差，它可測量長度較短的MCF（1 m），但其實驗裝置復雜，對光路調節的精度要求很高。2020 年，SASAKI Y 等［16］使用差分相移法測量了四芯光纖的芯間群延時差，該方法可直接通過相位差獲得任意兩芯之間的延時差，但它需要對信號進行濾波、放大以及采樣處理，測量成本較高，且數據處理復雜。……