[發明專利]一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統

有效

• 申請號: 202110590057.1
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113346977B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 鄧磊;袁哲;王永晨;程孟凡;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04J14/04
• 分類號: H04J14/04;H04B10/2581;H04B10/25
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王穎翀

本發明公開了一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，通過在少模光纖模分復用系統傳輸鏈路中每隔一定的距離加入四個模式循環轉換器，光纖中傳輸的任意一種模式的光信號都會在傳輸過程中完成四次轉換，從而實現在每個通道中都有四種模式走過了相同的距離，使得每個通道間不存在因模式差異而導致的差分模式群時延和模式相關損耗，從而有效補償模分復用系統鏈路中的信道損傷。無需預知少模光纖的差分模式群時延常數和模式相關損耗即可對模分復用系統損傷進行補償，避免了復雜的實驗測量過程，降低了接收端算法的復雜度，提高了系統傳輸容量，有利于少模光纖模分復用系統的實際應用。

技術領域

本發明屬于光通信技術領域，更具體地，涉及一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統。

背景技術

隨著互聯網及其相關業務的飛速發展，人們對光纖通信容量的要求也在不斷提高。光纖傳輸容量的提升必然伴隨著光纖輸入功率的增加，在高功率情形下，光纖的非線性效應影響不可忽視，因而存在香農極限，即單根單模光纖可傳輸的數據難以超過100Tb/s。所以人們開始尋找新的技術，以期能夠進一步提高現有光纖通信系統的傳輸容量和提高頻譜效率。光纖中空分復用技術是一種新型復用技術，通過利用傳輸信號在空間中的正交性進行相互獨立的信息傳輸，從而實現了光纖通信系統容量成倍數的擴大。少模光纖中的模分復用技術則作為一種空分復用技術，是目前極具競爭力的擴容方案之一。

但是，在實際的少模光纖模分復用系統中，差分模群時延和模式相關損耗是兩種重要損傷，進而劣化了信號接受質量并限制了系統傳輸距離。因此對模分復用系統中的損傷進行補償很有必要。目前補償方法主要有兩大類：一是通過算法補償，例如采用頻域均衡算法，但對于多模傳輸系統來說，總體損傷非常大，導致接收端多進多出算法補償復雜度和系統搭建成本仍然很高，在實際應用中有諸多不便；二是通過器件補償，目前已經有低差分模群時延和低模式相關損耗的少模光纖被研制出來，但這種光纖需要特殊制造工藝，加工困難，同時光纖器件本身尺寸較大，不利于小型化、集成化的要求。因此，如何高性能、低成本、易加工地補償模分復用系統損傷是當前亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，由此解決現有的模分復用系統補償方法復雜度高、成本高的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種少模光纖模分復用信號四模式循環轉換系統，包括：四個等距離插入在少模光纖中的模式循環轉換器，使得所述系統每一信道最終輸出的模分復用信號的模式與最初輸入的模分復用信號保持一致；所述模式循環轉換器包括依次連接的輸入多模波導、TE模式轉換器、偏振模式轉換器、TM模式轉換器和輸出多模波導；

所述輸入多模波導用于輸入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四種模式的光信號；

所述TE模式轉換器用于將所述輸入多模波導輸出的四種模式的光信號分別分成強度相等的兩束光波，并對其中一束光波的相位進行調控后，與另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信號分別轉換為TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信號保持不變；

所述偏振模式轉換器用于將TE模式轉換器輸出的TE₁、TM₀模式的光信號分別轉換為TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信號保持不變；