125μm包层七芯棒辅助多芯光纤中非对称棒排列与旋转的创新设计及其在C/L波段短距通信中的增强性能

为解决传统单芯光纤容量受限问题，研究人员提出一种新型125-μm包层七芯棒辅助多芯光纤（RA-MCF），通过非对称棒排列和旋转设计破坏均匀模式耦合路径，将C波段串扰（XT）降至-45 dB/km，L波段性能达标，同时满足ITU-T G.655/G.656标准，为高密度城域网络和数据中心互连提供可靠解决方案。

　　

随着数据流量爆发式增长，传统单芯光纤的容量瓶颈日益凸显。空间分复用(SDM)技术通过多芯光纤(MCF)在同一根光纤中并行传输多个光信号，成为突破香农极限的关键。然而，如何在标准125-μm包层尺寸内实现高密度芯区布局，同时抑制芯间串扰(XT)，特别是针对短距通信场景优化性能，仍是业界亟待解决的难题。印度理工学院的研究团队在《Optical Fiber Technology》发表的研究中，创新性地提出了一种非对称棒辅助七芯光纤设计，为这一领域带来突破性进展。

研究采用解析建模与有限元法(FEM)仿真相结合的技术路线，通过优化棒结构的旋转角度（0°-120°）和空间排布，系统评估了不同芯距（39/40 μm）下的模式耦合特性。研究团队设计的七芯异构RA-MCF采用六边形布局，中央芯(C₀)直径9 μm，外围六芯直径梯度变化，通过低折射率棒结构增强模式限制。

非对称棒排列的耦合机制
通过将中央芯区域划分为六个60°扇区并进一步细分为20°子区，研究发现旋转非对称棒结构可有效打破传统对称设计的周期性耦合路径。当棒结构旋转至特定角度时，相邻芯(C₀-C₁)间的模式耦合系数显著降低，仿真结果与解析模型高度吻合。

C/L波段性能验证
在40 μm芯距配置下，光纤在C波段(1530-1565 nm)实现平均-45 dB/km的XT水平，L波段(1565-1625 nm)性能同样达标。弯曲损耗低至0.0157 dB，1550 nm波长处色散为14.4 ps/(nm·km)，完全兼容现有G.652.D/G.657.A1光纤基础设施。

制造可行性分析
尽管非对称结构可能增加制造难度，但研究表明通过过包层棒束(OBR)技术和浆料浇铸法可实现芯区变形率<1%。相比传统沟槽辅助(TA)设计，棒辅助结构允许更紧凑的芯间距，支持更高密度集成。

这项研究的重要意义在于：首次在标准125-μm包层内实现七芯非对称RA-MCF设计，通过创新的几何优化策略，在不增加包层尺寸的前提下，为数据中心互连(DCI)和城域网络提供了兼顾高密度与低串扰的解决方案。研究建立的旋转角度-性能关联模型，为后续更高芯数MCF设计提供了理论指导。该成果标志着短距SDM技术向实用化迈出关键一步，对推动Tbps级短距光通信系统发展具有重要价值。