[發明專利]基于自由空間的光纖通信系統

在審

• 申請號: 201710857794.7
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107579776A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 康宏昊
• 申請（專利權）人: 成都駒月科技有限公司
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/291
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術領域

本發明涉及光通信，具體涉及基于自由空間的光纖通信系統。

背景技術

光纖通信技術從光通信中脫穎而出，已成為現代通信的主要支柱之一，在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術，其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的，也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。

但是目前光纖通信系統中對光信號放大手段一般采用拉曼放大，由于拉曼放大的增益系數低、泵浦效率低，泵浦功率極高導致光纖接頭及光電器件易被燒壞，且造價昂貴，綜上所述不適合局域網光纖通信或者小規模光纖通信系統。

發明內容

本發明目的在于解決上述問題，針對上述問題，本發明提供了基于自由空間的光纖通信系統，采用了基于布里淵放大的光通信，其增益系數高、泵浦效率高，所需泵浦功率較低使得光纖接頭和光電器件的接口不易燒壞，適合用于局域網光纖通信或小規模光纖通信系統。

本發明的目的主要通過以下技術方案實現：

基于自由空間的光纖通信系統，包括光纖、激光器、第一空間光調制器、環形器、第二空間光調制器、泵浦光源、信號傳輸光纖、光電探測器、數據采集卡、計算機和多個光纖準直器；所述激光器的輸出端通過光纖與一個所述光纖準直器連接，所述光纖準直器用于將光纖內的激光準直到自有空間中作為信號光，所述信號光進入第一空間光調制器中，所述第一空間光調制器的調制端接有任意波形發生器，所述任意波形發生器的控制端接有信號源，所述信號源用于產生通訊信號并發送至任意波形發生器，所述任意波形發生器用于根據信號源發送的通訊信號來產生電載波，所述第一空間光調制器接收電載波并對處于自有空間中的信號光進行光電調制；第一空間光調制器調制完成后的信號光通過自有空間后進入一個光纖準直器中，該光纖準直器用于將處于自由空間中的信號光準直入光纖，隨后進入所述環形器的第二端口；由泵浦光源出射的激光通過光纖與一個光纖準直器連接，所述光纖準直器用于將光纖內的激光準直到自有空間中作為泵浦光，所述泵浦光進入第二空間光調制器中，所述第二空間光調制器的調制端由任意波形發生器控制，第二空間光調制器將泵浦光的頻率調制為與信號光的頻率相差布里淵頻移；第二空間光調制器調制完成后的泵浦光通過自由空間后進入一個光纖準直器中，該光纖準直器將處于自由空間中的泵浦光準直入光纖，隨后進入所述環形器的第一端口；所述環形器的第三端口與信號傳輸光纖連接，被泵浦光放大后的信號光通過信號傳輸光纖進入光電探測器，所述光電探測器用于將激光轉換為電信號，光電探測器的輸出端與數據采集卡的輸入端連接，數據采集卡的輸出端與計算機連接，數據采集卡用于采集光電探測器輸出的電信號，計算機用于處理數據采集卡所采集到的數據。

本發明在應用時，激光從激光器出射后通過光纖和光纖準直器作為信號光進入第一空間光調制器，信號源將所要傳輸的電信號傳給任意波形發生器，任意波形發生器再控制第一空間光調制器將該電信號調制在自由空間中的信號光上，被調制的信號光隨后進入環形器的第二端口；由泵浦光源產生的激光通過光纖準直器作為泵浦光后進入第二空間光調制器，任意波形發生器控制第二空間光調制器將泵浦光的頻率調制為與信號光的頻率相差一個布里淵頻移值，被調制后的泵浦光通過環形器的第一端口進入環形器的第二端口，泵浦光與信號光相向而行，這樣便實現了泵浦光對信號光進行布里淵放大；在布里淵放大機理中，增益系數高、泵浦效率高，所需泵浦功率較低；被放大的信號光從環形器的第二端口傳至環形器的第三端口，隨后依次通過信號傳輸光纖、光電探測器、數據采集卡和計算機，信號傳輸光纖為用于傳輸的光纖，在本發明中信號傳輸光纖與光纖為同一種光纖，區別為長度不同，最終計算機分析所接收到的數據，即完成了整個光纖通信過程。此外，利用光纖作為光通信介質可增強信號穩定性和信號易調性；利用空間光調制器的調制效率高、能耗低、調制速度快，更適合用于高速光通信系統。

進一步地，所述激光器采用半導體激光器，其價格低廉、性能穩定。

進一步地，所述光纖和信號傳輸光纖采用保偏型多模光纖，所述信號傳輸光纖的外表上附有鋼化包層，保偏型多模光纖可消除光纖中偏振相關噪聲。

進一步地，所述信號傳輸光纖中包括多個摻鉺光纖放大器，多個摻鉺光纖放大器串聯接入信號傳輸光纖，用于進一步放大光信號。