[發明專利]基于模分復用的自相干光纖通信系統

有效

• 申請號: 201310038970.6
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103095373A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 付松年;渠振;張敏明;唐明;沈平;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/61
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，具體涉及一種基于模分復用的自相干光纖通信系統。

背景技術

多媒體業務等現代通信方式為通信容量提出了更高的要求，并極大地推動了通信產業的發展。摻耳光纖放大器（EDFA）的問世與商業運用大大的促進了光纖通信的發展，延長了無中繼傳輸距離。隨著通信容量的提高，光纖鏈路中的色度色散、偏振模色散、非線性效應、相位噪聲等因素極大限制了無中繼傳輸距離和實際網絡應用。為了進一步提高傳輸容量和傳輸距離，傳統的直接檢測接收方式逐步被具有強大數字信號處理功能的光數字相干檢測技術取代。

由于光數字相干接收方式，可以支持高級調制格式，充分利用光的振幅、相位、偏振等信息，從而可以繼續提高提高頻譜利用率，進而提升光纖的傳輸容量。同時，數字相干接收方式通過將信號光和本振光混合，可以提高系統接收機靈敏度。而且可以利用成熟的數字信號處理（DSP）算法，在電域補償光信號傳輸后的損傷。值得注意的是，由于激光的相位噪聲與激光線寬有關，為了滿足系統誤碼率的要求，傳統相干接收方式在接收端要求具有一個昂貴的窄線寬可調激光器作為本振光源；同時在DSP芯片中用各種復雜的算法來進行頻率估計和相位恢復的計算，這對電域處理速度提出了很高的要求，常常需要并行處理來解決電域運算速度的問題，這也在某種程度上限制了相干光通信的發展與普及。基于單模光纖的自相干系統，也被稱為自零差或者自相干系統，已被人提出。但是這種系統需要一個偏振態來攜帶CW，這樣犧牲頻譜效率，而且受限于單模光纖的非線性影響很大，因此實用性受到很大制約。現在的商用光纖基本上是單模光纖，而單模光纖的傳輸容量現在已基本接近非線性影響下的香農極限，如何進一步的提高光纖通信的傳輸容量是光通信界的將來發展的主題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠在接收端省去昂貴的窄線寬可調本振光源，無需使用DSP中的頻偏估計與相位恢復算法，進而降低了DSP的復雜度的基于模分復用的自相干光纖通信系統，同時該系統還兼具頻譜效率高和非線性容限大的優點。

一種自相干光纖通信系統，包括：一個光載波輸入單元、N個光信號調制單元、一個波分復用單元、一個模分復用和解復用單元、一個波分解復用單元及N個相干接收單元；模分復用和解復用單元包括通過少模光纖連接的模式復用器和模式解復用器；N為光載波輸入單元產生的光載波波長數；

光載波輸入單元的輸出端依次通過單模光纖連接各光信號調制單元的輸入端、各光信號調制單元的輸出端、波分復用單元的光信號輸入端、波分復用單元的輸出端和模式復用器的輸入端，模式復用器的輸出端通過少模光纖連接模式解復用器的輸入端，模式解復用器的輸出端依次通過單模光纖連接波分解復用單元的輸入端、波分解復用單元的輸出端以及各相干接收單元的輸入端；光載波輸入單元的輸出端還連接波分復用單元的本振光輸入端。

一種自相干光纖通信系統，包括：光載波輸入單元、光信號調制單元、模分復用和解復用單元及相干接收單元；模分復用和解復用單元包括通過少模光纖連接的模式復用器和模式解復用器；

光載波輸入單元的輸出端依次通過單模光纖依次連接光信號調制單元的輸入端、光信號調制單元的輸出端和模式復用器的輸入端，模式復用器的輸出端通過少模光纖連接模式解復用器的光信號輸入端，模式解復用器的輸出端通過單模光纖連接相干接收單元的輸入端；光載波輸入單元的輸出端還連接模式復用器的輸入端的本振光輸入端。

進一步地，所述光載波輸入單元包括一個多波長激光器陣列及多個耦合器，多波長激光器陣列的輸出端通過單模光纖連接各耦合器的輸入端，多波長激光器陣列的輸出端還連接波分復用單元的本振光輸入端；或者，所述光載波輸入單元包括通過單模光纖連接的單波長激光器陣列和耦合器。

進一步地，所述光信號調制單元包括光延時線、偏振分離器PBS、第一馬赫哲德MZM調制模塊、第二馬赫哲德MZM調制模塊以及偏振耦合器PBC；光延時線連接偏振分離器PBS的輸入端，偏振分離器PBS的輸出端分別連接第一馬赫哲德MZM調制模塊和第二馬赫哲德MZM調制模塊的輸入端，第一馬赫哲德MZM調制模塊和第二馬赫哲德MZM調制模塊的輸出端連接偏振耦合器PBC的輸入端。

進一步地，所述波分復用單元和波分解復用單元均包括兩陣列波導光柵。

進一步地，所述少模光纖的模式數為2～6，相同波長的信號光與本振光在不同的模式中。

本發明提供的基于模分復用的自相干光纖通信系統能夠減小傳統相干通信的成本與復雜度、提高通信系統的頻譜利用率與非線性容忍度。具體優點如下：