目前由于用户对互联网数据的庞大需要,光通信网络正面临着前所未有的压力。尽管随着各种复用技术的使用,已经实现了每根光纤100 Tb/s的超高传输能力,但是,现有的标准单模光纤可能不再满足不断增长的容量需求。为此,人们提出多芯光纤复用技术。虽然目前已经提出多种多芯光纤方案,但在抗弯曲性能方面,多芯光纤仍然存在不足,难以满足光纤到户等场合的需要。为实现低串扰和低弯曲损耗的设计目标,本文重点研究多芯光纤结构参数对芯间串扰和弯曲损耗的影响,并提出两种设计方案:基于梯度结构的低串扰弯曲不敏感多芯光纤和基于环形芯结构的低串扰少模多芯光纤。主要的研究工作如下:1.阐述和探究了多芯光纤通信的发展历程以及多芯光纤的研究进展和设计思路,此外,还介绍了多芯光纤的其它应用。在此基础上介绍了多芯光纤的主要性能参数,包括弯曲损耗,芯间串扰和模场直径等的定义和计算方法。2.使用COMSOL Multiphysics建立了多芯光纤的理论模型,提出纤芯采用少模梯度折射率分布结构的七芯少模光纤。运用有限元法模拟详细分析了中心纤芯和外纤芯的弯曲损耗特性,并重点分析了纤芯之间的模式串扰特性及纤芯参数对串扰性能的影响。数据模拟结果表明,七芯光纤中的基模均可以在5 mm的小弯曲半径下低损耗工作,相邻纤芯模式串扰小于-27 d B/km,因而在小弯曲半径下仍可实现纤芯间独立的信息传输。3.提出了一种环形芯少模多芯光纤结构,在阶跃结构的纤芯中插入一个低折射率区域和一个高折射率环,从而组成一种具有五种线偏振模的纤芯结构,并构建七芯少模光纤。从弯曲半径、芯间距、纤芯-包层有效折射率差等对串扰的影响,结合弯曲模场直径等研究了多芯光纤的串扰特性和抗弯性能。结果表明纤芯模式具有较大的模场直径,模式间串扰主要来源于高阶模之间的耦合,调整合适的芯间距,可以保证光纤中所有模式即使在弯曲半径为50 mm时仍具有低的串扰。因此设计的多芯光纤在中长距离传输中具有一定的优势。