5P <"I[" 伴隨著容量的提升及輸入功率的增加，由于非線性香農(nóng)極限的影響，單模
光纖的傳輸容量即將到達上限。傳統(tǒng)單模光纖（SMF）傳輸系統(tǒng)的最大容量被認為在100 Tbit/s左右。這個極限是由信噪比和帶寬決定的，雖然通過先進的編碼技術可以挖掘出更多的潛力，但物理上的限制不可避免。實芯光纖也逐漸暴露出難以滿足低時延業(yè)務、非線性嚴重，最大傳輸容量很難持續(xù)提升的問題。在光纖傳輸其他維度已無法突破的情況下，如何提高光纖容量呢？
多芯光纖和
空芯光纖的引入， 為解決當前傳統(tǒng)光纖的局限提供了一個解決方案，旨在突破單模光纖的容量限制。
d i_UJ~ FMCA~N 什么是多芯光纖（Multi-core Fiber, MCF）？ x3Cn:F 多芯光纖就是在同一根光纖內，有多根纖芯，多個信號可通過各自的纖芯進行獨立傳輸，從而實現(xiàn)系統(tǒng)傳輸容量實現(xiàn)數(shù)量級的提升。這使得同一根光纜能夠在不顯著增加物理體積的情況下，提供數(shù)倍于傳統(tǒng)光纖的傳輸帶寬。
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2#$7!`6 K ,2!7iX z#RwgSPw6 與傳統(tǒng)光纖相比， MCF在同一光纖中傳輸多個信道，可以大幅度提高帶寬，從而滿足數(shù)據(jù)中心、骨干網(wǎng)等對傳輸容量日益增長的需求；同時減少了光纖鋪設的數(shù)量，節(jié)省了光纖資源和安裝空間。
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c),UO^EqV 根據(jù)光纖芯之間的耦合程度，多芯光纖通常分為以下兩類：無耦合多芯光纖（Uncoupled Core MCF,UC-MCF）和耦合多芯光纖（Coupled Core MCF, CC-MCF）。兩者的纖芯間距不同，非耦合多芯光纖的芯間距大于30um，耦合多芯光纖的芯間距小于30um。纖芯間距是指相鄰兩個纖芯之間的距離。
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GjEV]hqR aT2%Az@j 0* x ?rO? 耦合MCF中的每個纖芯比較緊湊，纖芯之間的信號傳輸容易產(chǎn)生相互干擾，因此需要在傳輸系統(tǒng)中采用多輸入輸出MIMO數(shù)字信號處理DSP來處理模式耦合效應。信號之間發(fā)生模式耦合導致信號在接收端混合在一起，無法區(qū)分，因此采用MIMO-DSP技術通過在接收端對接收到的信號進行解碼和恢復，即分離和恢復每個纖芯上的原始信號，確保每個信號都能被準確的接收和解碼。類似地，非耦合MCF中每個纖芯是獨立傳播信號，不需要MIMO DSP進行處理。從成本上來說，當然希望是可以選擇不需要MIMO來處理的非耦合MCF，但非耦合MCF用于長距離傳輸時，又容易產(chǎn)生芯間串擾（XT）。芯間串擾是MCF需要關注的一個重要
參數(shù)，可定義為單芯信號的磁場或電場對相鄰芯信號的干擾。由于同一包層區(qū)域有多個芯，因此串擾是系統(tǒng)的重要因素。為了減少芯間的串擾，芯間距應適當。
):G+*3yb %62|dhl6 多芯光纖商用情況 o!h::j0,~ 2024年3月，日本電信運營商NTT攜手NEC成功完成 “首次跨洋7280千米傳輸實驗”，實驗采用了12芯多芯光纖技術，將光網(wǎng)絡帶寬提高12倍。
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4 2024年3月，谷歌透露與日本電氣合作，采用多芯光纖技術建設連接臺灣、菲律賓和美國的海底光纜系統(tǒng)TPU，預計2025年底完工。該系統(tǒng)是全球首個采用MCF技術的商用海底光纜系統(tǒng)。
9u=]D> kb 2023年，烽火通信基于自研19芯單模光纖，實現(xiàn)了凈傳輸容量3.61Pbit/s的系統(tǒng)傳輸，相當于1秒下載約135300部最高畫質的電影，刷新了單模多芯光纖傳輸容量的世界紀錄。
I|*<[/)]y N@0/=B[n 多芯光纖走向應用需要解決FIFO, 熔接，放大等問題，也就是需要解決多芯光纖與多芯光纖的連接、多芯光纖與單芯光纖的連接、多芯光纖在光放大傳輸系統(tǒng)的應用，需要開發(fā)相關的連接器、熔接機、扇入扇出FIFO器件、光配線架等相關產(chǎn)品，并考慮與現(xiàn)有技術的兼容性和通用性。目前，國際上對多芯光纖的設計未有統(tǒng)一標準，各廠商的多芯光纖在纖芯數(shù)量、纖芯排列、大小、芯間距等都有些差異，不同類型多芯光纖熔接增加了難度。
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多芯光纖與單芯光纖的連接 - FIFO sifjmNP 多芯光纖（MCF）的應用需要解決多芯光纖與普通單芯光纖之間如何連接的問題。空間多路復用器/解復用器被稱為扇入/扇出(FIFO)器件，用于有效地將光從單個單模光纖耦合到多核光纖，或者將多核光纖的光耦合到單個單模光纖中，這樣就實現(xiàn)了多芯光纖與普通單模光纖之間的連接。難點在于連接時如何保證纖芯間的低串擾、連接的低損耗以及精密的耦合對準。到目前為止，已經(jīng)報道了各種各樣的FIFO器件實現(xiàn)技術，但最常用的技術有: 1)熔融拉錐技術，2)3D波導技術；和3)自由空間
光學技術。
dW/(#KP/+ *RJD^hu 以上每種方法都有各自的優(yōu)點，但對于具有小芯距的高密度MCF來說，實現(xiàn)低串擾(XT)仍然具有挑戰(zhàn)性。例如，在熔融拉錐光纖逐漸變細的方法中，F(xiàn)IFO器件可以通過逐漸變細單模光纖束來實現(xiàn)，但在變細過程中，每個芯的模場直徑(MFD)會增大，這可能會影響器件的性能導致相鄰纖芯之間會產(chǎn)生明顯的串擾（XT）。在3D波導方法下，直接飛秒
激光刻寫比較難實現(xiàn)低XT FIFO器件，但該方法的優(yōu)點是能實現(xiàn)更多芯數(shù)的耦合。基于自由空間光學的FIFO器件具有低插入損耗和XT，需要精密控制各組件的精度及成熟的
光學設計技能。
B[sI7D>Y @&H Lm^j2O 億源通（HYC）基于自身強大的空間光學設計能力及成熟的精密耦合能力，提出了一種緊湊和低串擾XT的四芯 FIFO組件。通過精密的空間光學設計，利用
透鏡、棱鏡等光學元件調節(jié)并優(yōu)化MCF與多個單芯光纖的耦合，實現(xiàn)耦合效率最優(yōu)，器件結構緊湊，指標均衡。 間距在43um的FIFO器件具有低平均耦合損耗（＜0.5dB），低串擾（＞45dB），回波損耗（＞55dB）。
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