该文档属于类型a，是一篇关于原创研究的学术论文。以下是详细的学术报告内容：

一、研究团队与发表信息
本研究的通讯作者为刘亚平（*liuyp@tju.edu.cn）和张林（**lin_zhang@tju.edu.cn），来自天津大学精密仪器与光电子工程学院、精密测试技术及仪器全国重点实验室，合作单位包括长飞光纤光缆股份有限公司和鹏城实验室。研究以《用于感传一体系统的异质七芯光纤（特邀）》为题，发表于《激光与光电子学进展》（Laser & Optoelectronics Progress）2025年10月第62卷第19期，属特邀研究论文。

二、学术背景与研究目标
随着光纤通信与传感技术的融合需求增长，单根光纤需同时承担数字信号传输（DST, Digital Signal Transmission）、模拟信号传输（AST, Analog Signal Transmission）和传感信号传输功能。传统单模光纤（SMF）因非线性香农极限和信号间干扰问题难以满足需求。多芯光纤（MCF, Multi-Core Fiber）凭借高集成度优势成为潜在解决方案，但现有MCF系统尚无法实现三类信号的高质量协同传输。本研究旨在设计并表征一种异质七芯光纤（Hetero-7CF），通过纤芯参数差异化设计降低芯间串扰（XT, Crosstalk），为下一代感传一体系统提供技术支撑。

三、研究流程与方法
1. 光纤设计阶段
- 纤芯布局：中心放置DST少模纤芯（支持LP01、LP11a、LP11b三模式），外围交替排列3个AST单模纤芯和3个传感单模纤芯，芯间距优化为49 μm以平衡XT与外包层厚度（OCT）。
- 参数优化：
- DST纤芯：采用沟壑辅助渐变折射率剖面，通过有限元法扫描参数（纤芯半径rco、折射率差Δnco等），最终实现差分模式群时延（DMGD, Differential Mode Group Delay）17.42 ps/km（仿真值）。
- AST纤芯：设计阶跃折射率剖面并引入中心凹陷，增大有效模场面积（Aeff, Effective Mode Field Area）至95.8 μm²（仿真值），提升非线性容限。
- 传感纤芯：类似G.652D结构，外围增设沟壑，使芯间XT<-50 dB/km（理论值）。

1. 仿真验证阶段

   • DMGD分析：基于群时延公式（式1-2）验证DST纤芯的低模态色散特性。
     
   • Aeff计算：通过汉克尔变换（式3）优化AST纤芯的近场光强分布。
     
   • XT建模：利用功率耦合理论（式4-10）量化纤芯间耦合系数，确认传感芯与AST芯XT<-71 dB/km（仿真值）。
     

2. 实验表征阶段

   • 几何测试：光学显微镜结合椭圆拟合算法验证纤芯圆形度（椭圆度1.016-1.020）和芯间距一致性（均值48.82 μm，方差<0.1027 μm²）。
     
   • 光学性能测试：
     
     • DST纤芯：数字全息系统测得三模式模场与相位分布（图8），波长扫描干涉（SWI）技术实测DMGD为399 ps/km（图9b），高于设计值，归因于拉制工艺偏差。
       
     • AST纤芯：可变孔径法测得Aeff=93.14 μm²（图11），接近设计值。
       
     • XT与损耗：光时域反射技术显示各纤芯损耗0.20-0.233 dB/km（图12a），传感芯与AST芯XT实测-71 dB/km（图12b），温度升至85℃时XT变化可忽略（图13）。
       

四、主要研究结果
1. 传输性能：
- DST纤芯支持28 Gbaud的BPSK/DBPSK/QPSK信号传输，Q²值显示BPSK抗噪性最优（图10）。
- AST纤芯的Aeff为G.652D光纤的1.4倍，非线性容限显著提升。
2. 传感隔离性：传感芯XT<-71 dB/km，温度传感上限达305℃，优于传统单模光纤（<100℃）。

五、结论与价值
该异质七芯光纤通过纤芯异质化设计与物理隔离，首次实现数字、模拟、传感信号的高质量共传。其科学价值在于提出多参数协同优化框架，为高集成度光纤设计提供理论依据；应用价值体现在简化系统架构，适用于空间受限场景（如航空电子、智能电网）。

六、研究亮点
1. 创新设计：首次在单根光纤中集成三类功能纤芯，通过沟壑辅助结构实现XT抑制。
2. 方法突破：结合SWI技术与数字全息，实现多模态参数的高精度表征。
3. 工艺挑战：揭示了DMGD对拉制工艺的敏感性，为后续工艺改进指明方向。

七、其他价值
研究提出的温度-XT关系模型（图13）为高温环境传感应用提供了新思路，同时仿真与实测的差异（如DMGD）为光纤制造工艺优化提供了重要参考。