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传统单模光纤通信系统的容量受到非线性香农极限的制约,难以满足未来通信网络带宽持续增长的需求。空分复用技术是有效提升系统容量的重要研究方向之一,而支撑空分复用技术的高性能特种光纤成为国内外的研究热点。以此为背景,本论文重点针对空分复用系统中的多芯光纤、少模光纤、以及无序光纤展开研究,取得的主要成果如下:（1）研究了多芯光纤的设计方法、制备工艺和测试手段。（a）采用有限元法（Finite Element Method,FEM）设计带沟道结构7芯通信光纤,分析了沟道结构对芯间串扰和其它光学性能参数的影响;（b）设计了一种芯间串扰小于-45 dB/100km的深沟道7芯通信光纤,探索了基于堆叠法和打孔法的多芯光纤制备工艺,实现了高性能（损耗、色散、截止波长、有效模场面积等与传统单模光纤相当）通信用7芯光纤的规模化生产;（c）提出通过灵活调整光纤的结构参数来平衡光纤的附加损耗和芯间串扰等性能参数的方法,成功研制了一种高质量的4芯传像光纤。（2）研究了三种少模光纤的设计方法与制备工艺。（a）首次提出在渐变折射率纤芯外设置一圈正六边形排布的空气孔来降低少模光纤差分模群时延（Differential Mode Group Delay,DMGD）的方法,成功获得一种低DMGD、大有效模场面积、低弯曲损耗、同时支持4个线性偏振（Linear Polarized,LP）模传输的少模光纤。该光纤在C+L波段内|DMGD|<35 ps/km,LP01模在1550 nm波长处的有效模场面积约为107μm2,LP02模在1625 nm波长处弯曲半径为30 mm时的弯曲损耗小于0.1 dB/100turns。该光纤可以显著降低模分复用系统中多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）数字信号处理（Digital Signal Processing,DSP）技术的复杂度,有效提升模分复用通信系统的传输距离。（b）面向短距离模分复用通信系统的需求,研究并提出一种在椭圆环芯中添加圆形空气孔来增大光纤双折射效应的方法,成功设计出支持10/14模传输的弱耦合少模光纤,从而避免接收端使用MIMO-DSP技术,可显著降低系统的复杂度与成本。（c）面向准单模长距离高精度分布式光纤拉曼温度传感系统需求,设计并实现一种大模场面积、低弯曲损耗的2-LP光纤,该光纤在1310 nm波长和1550 nm波长处均支持2模传输,基模有效模场面积大于120μm2,同时弯曲半径为30 mm时弯曲损耗不超过0.5 dB/100turns。（3）研究了可用于空分复用系统的新型无序光纤。分析了无序光纤的导光机理、分类、设计与制备中存在的问题;重点研究了无序光纤的建模仿真方法和串扰机制,分析了求解域大小、横向和纵向计算步长对光束安德森局域化半径的影响,并提出了一种提升计算效率的方法;最后,研究了两个光束同时在无序光纤中传输时的串扰性能,并论证了无序光纤在空分复用系统中的应用潜力。