Recently optical amplification technologies for mode-division multiplexing (MDM) transmission systems and networks have attracted great interest. In this article, we first propose a compact structure of few-mode Erbium-doped fiber amplifier (FM-EDFA) for weakly-coupled MDM amplification, which is characterized by weakly-coupled few-mode Erbium-doped fiber (EDF), cascaded mode-selective couplers (MSCs) for spatial mode control of pump lights, and few-mode wavelength multiplexer (FM-WMUX) for pump/signal coupling. Compared to previous studies, the proposed FM-EDFA has a similar structure with commercial single-mode EDFA (SM-EDFA) and can support weakly-coupled MDM transmission without inducing large modal crosstalk. Then related components are designed and fabricated for a 2-mode proposed FM-EDFA. The mode-field mismatching between transmission FMF and EDF under central alignment is investigated by simulation. Thanks to the effective suppression of modal crosstalk for the optical components, the transmission FMF, the EDF and their coupling, we experimentally demonstrate the first weakly-coupled MDM-WDM amplification and transmission over 15-km 2-mode FMF with 10-Gb/s optical on-off keying (OOK) modulation and direct detection. The proposed FM-EDFA can be extended to MDM transmission systems and networks supporting more modes.

中文翻译：

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基于Compact FM-EDFA的弱耦合MDM-WDM放大与传输

最近，用于模分复用 (MDM) 传输系统和网络的光放大技术引起了极大的兴趣。在本文中，我们首先提出了一种用于弱耦合MDM放大的少模掺铒光纤放大器（FM-EDFA）的紧凑结构，其特点是弱耦合少模掺铒光纤（EDF），级联用于泵浦光空间模式控制的模式选择耦合器 (MSC) 和用于泵浦/信号耦合的少模式波长多路复用器 (FM-WMUX)。与之前的研究相比，所提出的 FM-EDFA 具有与商用单模 EDFA (SM-EDFA) 相似的结构，可以支持弱耦合 MDM 传输，而不会引起大的模态串扰。然后为提出的 2 模式 FM-EDFA 设计和制造相关组件。通过仿真研究了中心对准下传输FMF和EDF之间的模式场失配。由于有效抑制了光学组件、传输 FMF、EDF 及其耦合的模态串扰，我们通过实验证明了第一个弱耦合 MDM-WDM 放大和传输超过 15 公里的 2 模 FMF，具有 10-Gb/ s 光学开关键控 (OOK) 调制和直接检测。提议的 FM-EDFA 可以扩展到支持更多模式的 MDM 传输系统和网络。我们通过实验证明了第一个弱耦合 MDM-WDM 放大和传输超过 15 公里 2 模 FMF，具有 10 Gb/s 光开关键控 (OOK) 调制和直接检测。提议的 FM-EDFA 可以扩展到支持更多模式的 MDM 传输系统和网络。我们通过实验证明了第一个弱耦合 MDM-WDM 放大和传输超过 15 公里 2 模 FMF，具有 10 Gb/s 光开关键控 (OOK) 调制和直接检测。提议的 FM-EDFA 可以扩展到支持更多模式的 MDM 传输系统和网络。