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该研究由Mizuki Fukuyama、Hiroto Shirato、Yuki Gomi、Hidenori Takahashi、Noboru Yoshikane、Takehiro Tsuritani和Motoharu Matsuura共同完成，分别来自University of Electro-Communications和KDDI Research, Inc.。研究论文于2024年9月9日发表在期刊Optics Express上，题为“Simultaneous Radio/Pump/Power-over-Multi-Core Fiber Transmission for Optically Powered Radio Units Eliminating Electrical Power Amplifiers”。

研究的学术背景主要涉及光纤通信领域，特别是基于光纤的无线通信（Radio-over-Fiber, RoF）技术。在移动通信网络中，射频单元（Radio Units, RUs）中的电功率放大器（Power Amplifier, PA）是扩展覆盖范围的关键设备。然而，随着射频信号载波频率的增加，PA的性能受到半导体技术的限制，导致射频输出信号功率和功率附加效率显著下降。因此，研究团队提出了通过光纤同时传输射频信号、泵浦光和功率光（Power-over-Fiber, PoF）的方案，旨在消除RUs中的电PA，并通过光纤为高功率光电二极管（High-Power Photodiode, HPPD）供电，从而提高射频输出信号功率。

研究的主要目标是利用多芯光纤（Multi-Core Fiber, MCF）实现同时传输射频信号、泵浦光和功率光，并通过远程泵浦的光纤放大器（Remotely Pumped Erbium-Doped Fiber Amplifier, RP-EDFA）提高射频输出信号功率，同时通过PoF为RU供电，消除对外部电源系统的依赖。

研究的工作流程包括以下几个主要步骤：首先，研究团队搭建了一个基于MCF的射频/泵浦/功率光同时传输系统。系统由中央单元（Central Unit, CU）和射频单元（RU）组成。CU配备了三个光源：用于RoF信号传输的发射器（Transmitter, Tx）、用于RP-EDFA的泵浦光源和用于驱动HPPD的功率光源。高功率激光二极管（High-Power Laser-Diode, HPLD）和高功率光纤激光器（High-Power Fiber Laser, HPFL）分别用于泵浦光和功率光的传输，并通过MCF的不同芯进行传输，以避免输入功率限制和信号串扰。

其次，研究团队评估了同时传输高功率泵浦光和功率光对RoF信号传输质量的影响。通过调整RoF信号的波长，测量了不同功率光输入下的误差矢量幅度（Error Vector Magnitude, EVM）惩罚。结果表明，当RoF信号与功率光的波长差超过±0.3 nm时，EVM惩罚可以忽略不计，即使在最大功率光输入下也是如此。

接下来，研究团队评估了RP-EDFA的性能。通过测量不同输入RoF信号波长下的增益特性，发现增益随着输入RoF信号功率的增加而下降。在500米MCF传输后，RP-EDFA的增益仍超过20 dB，表明MCF泵浦传输对远程泵浦光学放大是有效的。

最后，研究团队构建了一个完全由PoF供电的RU，并评估了其性能。通过将功率光输入到四个光伏功率转换器（Photovoltaic Power Converter, PPC），将光功率转换为电功率，并通过DC-DC转换器（DC-DC Converter, DDC）优化电压，驱动HPPD。实验结果表明，即使功率光输入降低到总功率的40%，射频输出信号功率和EVM仍保持良好的特性。

研究的主要结论是，通过MCF同时传输射频信号、泵浦光和功率光，可以有效提高射频输出信号功率，并完全通过PoF为RU供电。研究团队成功实现了在无电PA的情况下，射频输出信号功率提高了20 dB，达到了约10 dBm的输出功率。这一结果为未来移动通信网络中引入更高载波频率的射频信号和简化RU设计提供了重要参考。

研究的亮点在于其新颖的传输方案和实验设计。通过MCF同时传输多种信号，研究团队不仅提高了射频输出信号功率，还实现了RU的完全光学供电。此外，研究中使用的RP-EDFA和HPPD等设备也为光纤通信领域的技术进步提供了新的思路。

这项研究在光纤通信领域具有重要的科学价值和应用价值。它不仅为解决PA性能限制问题提供了新的解决方案，还为未来移动通信网络的设计和优化提供了技术基础。研究结果展示了光纤技术在无线通信中的巨大潜力，为相关领域的研究和应用开辟了新的方向。