基于空间干涉成像的七芯光纤芯间群延时差测量

沈立翠，黄素娟，陈伟，闫成，赵欣鹏

（上海大学 通信与信息工程学院， 特种光纤与光接入网重点实验室，上海 200444）

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使用多芯光纤（Multicore Fiber， MCF）的不同纤芯作为独立并行的空间通道来传输不同信息，可解决传统单模光纤（Single Mode Fiber， SMF）的传输容量限制问题。近年来，MCF 已经成为空分复用（Space-Division Multiplexing， SDM）系统［1-5］和微波光子学（Microwave Photonics， MWP）领域［6-10］的重点研究对象。MCF 的芯间群延时差（Differential Group Delay， DGD）是一个关键的物理参数。在SDM 系统中MCF 的传播延时差太大会降低可实现的符号速率、传输距离，并增加接收器的设计和信号处理的复杂度［11，12］。在MWP 信号处理中，为了使MCF 作为可调谐采样（True-Time Delay Line， TTDL）工作，每个纤芯需要不同的群延时和色散特性，以实现光波长的可调谐性［13］。

目前MCF 的芯间群延时差的测量方法主要有：脉冲响应法、白光光谱干涉法、差分相移法以及光谱干涉法。2014 年，日本的SAKAMOTO T 等［14］使用脉冲响应法测量了四芯光纤的芯间群延时差，该方法测量精度较低，对脉冲信号质量要求高，且所需测量光纤长度较长，一般为几公里到几十公里。白光光谱干涉法是基于马赫-曾德尔干涉仪原理的测量方法。2015 年，LEE H J 等［15］使用两个空间光调制器将SMF 的基模与MCF 多个芯的模式任意相干叠加，以构成马赫-曾德尔型多径干涉仪，通过测量输出光谱的干涉条纹周期可推算出不同芯间折射率差，它可测量长度较短的MCF（1 m），但其实验装置复杂，对光路调节的精度要求很高。2020 年，SASAKI Y 等［16］使用差分相移法测量了四芯光纤的芯间群延时差，该方法可直接通过相位差获得任意两芯之间的延时差，但它需要对信号进行滤波、放大以及采样处理，测量成本较高，且数据处理复杂。……