存在对准误差的光纤耦合 IM/DD 光无线链路的空间模式复用

光无线通信（OWC）已成为在下一代无线网络中实现太比特级聚合吞吐量的关键解决方案。凭借为光纤通信设计的成熟高速收发器和先进的（解）复用技术，光纤耦合 OWC 可以无缝集成到诸如数据中心等现有超高速网络中。特别是，利用空间模式复用（SMM）和少模光纤（FMF）耦合的 OWC 可以显著增加容量，尽管对准误差可能会降低性能。本文对受链路对准误差影响的 SMM 使能 FMF 耦合 OWC 系统进行了全面研究，特别关注采用强度调制直接检测（IM/DD）接收器的系统。我们进行了理论分析，以评估在随机设备振动引起的指向误差和到达角（AOA）波动存在时，所考虑系统的光纤耦合效率。我们的模型阐明了耦合效率对入射模式阶数的依赖关系，突出了光束特性在系统性能中的关键作用。为了减轻由链路对准误差引起的模间串扰，我们采用迫零波束成形（ZFBF）来提高总聚合数据速率。通过广泛的数值结果，我们确定了包含孔径设计和模式选择在内的最佳系统配置，实现了超过 200% 的容量提升。