各种MCF芯纤光纤及其实际应用的进展

随着多芯纤光纤MCF特性的阐明，各种MCF被提出并证明出来。由于篇幅有限，虽然现在已经提出了许多其他特征MCF，下面我们只展示少数有限的MCF示例。

如SC-MCF部分所示，到目前为止，实际上很少有MCF被证明可用于通信，尽管一些理论工作已经在SDM光纤研究的早期阶段提出并研究了SC-MCF。

这可能是因为大多数光纤制造商都专注于其他类型的SDM光纤，例如UC-MCF、RC-MCF和Non-MCF少模光纤，这些光纤更易于制造和使用。由于缺乏用于本征模的低XT(耦合量)模式的复用器/解复用器(MUX/DEMUX)，也对光纤研究提出了挑战。尽管已经提出了一些MUX/DEMUX方法，但实际上并没有证明低XT的MUX/DEMUX。一旦本征模的低XTMUX/DEMUX得到证实，SC-MCF光纤的研究可能会加快。

在RC-MCF部分中，展示了许多具有不同芯数的光纤，但这些光纤可分为三种类型：

(1) 具有一组耦合多个单模纤芯的MCF[1,2,4,5]，(2) 具有多个耦合多个单模纤芯的非耦合组的MCF[3]，(3) 具有单组耦合多个少模纤芯的MCF[6]。

第（1）种类型是RC-MCF的主要类型，并且已经有使用这些RC-MCF进行了各种长距离或实时MIMODSP的传输实验。在SDM光纤中，1550nm处的最低损耗为0.158dB/km，最低的SMD为3.14ps/√km，这是由具有4个无Ge硅芯的RC-MCF实现的，其有效纤芯模式面积在1550nm处扩大到你112μm2。这种光纤被证实在非线性容限和传输性能方面优于等效的低损耗大有效面积的SMF光纤。最多可将12个纤芯装入带抑制SMD的标准125μm包层中。

如果第（2）种RC-MCF类型中的总空间通道数增加，则MIMODSP的计算复杂度将成为问题，但将空间通道划分为多个非耦合组（如第（2）种RC-MCF类型）有助于抑制MIMO复杂度。

在RC-MCF第（3）种类型中，提出了耦合3模（2-LP-模式）7芯光纤，以进一步增加标准直径包层中的空间密度。虽然基于LP01的模式和基于LP11的模式之间的纤芯内耦合受到了相当大的抑制，但基于LP01模式或基于LP11的模式内的纤芯间耦合在每个（基于LP01或基于LP11）模式组内都受到了很好的抑制。

对于非耦合的UC-MCF光纤，具有相同纤芯的均匀MCF在纤芯之间的光学特性均匀性方面更优，并且具有不同纤芯的异质MCF在XT抑制方面更优。由于与传统SMF收发器的兼容性，具有单模纤芯的MCF更实用，而具有少模纤芯的MCF适合使用超大量空间信道实现极高容量。一些MCF采用准单模（QSM）纤芯（即少数模式纤芯）来改善对纤芯的光限制并抑制XT

从研究方向的不同，这些非耦合的MCF可以分为两类：

A：用于极高容量的高空间通道数MCF；B：为近期实际实现而提议的MCF。

类型A的MCF基本上设计为具有超过10个纤芯，包层直径大于200μm，以实现每根光纤的超高传输容量。如下图所示，例如在C+L波段（1530~1625nm）上使用FM-MCF（6模19纤芯光纤）也实现了10.16Pb/s的最高光纤传输容量（下图最左），但仍面临许多实际实现的技术/经济挑战，例如FM-MCF中的DGD/MDL抑制。

根据它们的实现方式，类型B的MCF可以进一步分为三种类型。

第 1 种类型是具有标准125μm直径包层的MCF。如下图所示。

标准的125μm直径包层实现了经过现场验证的机械可靠性，并且可以抑制生产成本的增加，这是因为与更厚的光纤相比，可以从预制棒中拉出更长的光纤。125μm包层MCF还与传统的绘图和布线技术以及连接器套圈兼容。据报道，包括XT在内的光学特性不会因布线而退化。

在互操作性演示中，使用三家具有共同规格的光纤制造商制造的具有125μm包层4芯光纤和MCF连接器，以及三家公司制造的多芯掺铒放大器，在316公里的距离上实现了118.5Tb/s的传输。

第 2 种类型是具有与收发器兼容的纤芯局的MCF，可实现端到端MCF传输链路。例如，234芯布局MCF与SiPhotonics芯片进行了代码设计，因此芯阵列可以匹配光栅耦合器阵列。VCSEL(垂直腔面发射激光器)和光电二极管阵列是为125μm包层多模7芯光纤开发的，因此外部6芯可以匹配VCSEL和PD阵列。

第 3 种类型是带有非圆形包层的MCF，便于旋转对准。非圆包层实现被动旋转对准，但纤芯位置和包层尺寸的制造偏差限制了对准精度。此外，为了避免由于表面张力引起的包层形状变形，拉伸速度受到限制。