[發(fā)明專利]一種可重構(gòu)纖芯模式選擇系統(tǒng)和方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110965260.2
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113691318A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉博;忻向軍;任建新;毛雅亞;沈佳佳;吳泳鋒;孫婷婷;趙立龍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H04B10/291
• 分類號: H04B10/291;H04B10/293;G02B6/02
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了一種可重構(gòu)纖芯模式選擇系統(tǒng)和方法，模分復(fù)用信號通過EDFA放大后通過少模多芯光纖傳輸進(jìn)入光子燈籠進(jìn)行解復(fù)用，解復(fù)用后的模式輸入SLM調(diào)制每個模式光信號的光強(qiáng)，均衡EDFA放大后的光功率差異，然后通過全反射鏡將均衡后的模式反射到光子燈籠指定的模式位置，即交換模式之間所加載的信號，最后利用光子燈籠復(fù)用到少模光纖輸出，完成模式的調(diào)度與均衡。可解決少模多芯傳輸系統(tǒng)的資源調(diào)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可重構(gòu)纖芯模式選擇系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著骨干網(wǎng)絡(luò)通信流量的激增，基于單模光纖的傳輸系統(tǒng)容量以逼近香農(nóng)極限，難以繼續(xù)增加。因此，能成倍提升系統(tǒng)容量的空分復(fù)用技術(shù)應(yīng)運而生，而基于少模光纖的模分復(fù)用技術(shù)作為空分復(fù)用技術(shù)中最重要的分支，已經(jīng)被深入研究和發(fā)展。在單根光纖中建立多個獨立空間模式傳輸并行數(shù)據(jù)的復(fù)用技術(shù)稱為空分復(fù)用(SDM)技術(shù)。SDM技術(shù)可以分為芯分復(fù)用技術(shù)與模分復(fù)用技術(shù)，另外，也可以在光纖中復(fù)用多個少模纖芯，進(jìn)行少模多芯復(fù)用。以7芯6模光纖為例，一根7芯6模光纖中包含7根少模纖芯，每個少模纖芯中能夠并行傳輸6個模式，與單芯單模光纖相比，可以實現(xiàn)7×6＝42倍的傳輸容量提升。基于少模多芯的光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注和研究興趣。然而，不可避免的，少模多芯光纖中的高階模相較于基模的損耗較大，模式耦合強(qiáng)度也較高，因此，基于基模傳輸?shù)墓庑盘栙|(zhì)量較好，而基于高階模傳輸?shù)墓庑盘栙|(zhì)量較差。

在傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)中，無法隨意改變每個模式中所傳輸?shù)男畔ⅲ邮斩酥荒芡瑫r接受所有模式并從中分離所需要的模式，這對信號的解調(diào)質(zhì)量和傳輸效率造成了一定的影響。因此，本發(fā)明設(shè)計一種可重構(gòu)纖芯的模式選擇方法，能夠根據(jù)需要，任意選擇以及改變基模和每個高階模式所傳輸?shù)男盘枺黾酉到y(tǒng)傳輸?shù)撵`活性，實現(xiàn)模式的選擇調(diào)度優(yōu)化。

從高錕發(fā)明光纖通信以來，制備光纖的技術(shù)不斷提高，目前已經(jīng)可以將光纖傳輸損耗降低到0.2dB/km以下，然而光信號在光纖中傳播必然會衰減，特別是在長距離大容量的傳輸系統(tǒng)中，光信號的衰減會變得尤為嚴(yán)重，因此中繼放大器是長距離大容量傳輸系統(tǒng)中的重要組成部分。在純光放大器出現(xiàn)以前，使用光再生器對光信號進(jìn)行放大增益，然而再生器的信號比特率和信號格式限制了其發(fā)展。用光放大器代替再生器是光纖通信的一個巨大進(jìn)步，摻鉺光纖放大器(EDFA)以其優(yōu)越的性能成為應(yīng)用最廣泛的中繼光放大器。EDFA具有噪聲小、放大帶寬較大、增益曲線好、泵浦效率高、工作性能穩(wěn)定、技術(shù)成熟、價格低等優(yōu)點。

隨著空分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展，單模光纖的EDFA已經(jīng)不能滿足傳輸系統(tǒng)需求，然而，近幾年所研制出的適用于模分復(fù)系統(tǒng)的少模EDFA對不同模式的增益不同，在長距離傳輸后各個信道的光功率放大不均衡，導(dǎo)致信道間的光功率差距過大，在接收端，某些信號被淹沒，某些信號功率過大使得接收機(jī)過載，導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)無法正常工作，同時對少模EDFA均衡的設(shè)計方法較為復(fù)雜。因此，在信號放大后需要采用較為簡單的方法進(jìn)行光功率均衡，避免嚴(yán)重的非線性效應(yīng)產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可重構(gòu)纖芯模式選擇系統(tǒng)和方法，利用空間光調(diào)制器(SLM)的電光特性，對每個模式進(jìn)行單獨的光強(qiáng)調(diào)制，能夠有效均衡放大后的光功率，可解決少模多芯傳輸系統(tǒng)的資源調(diào)度問題，并同時解決EDFA放大不均勻的問題，均衡信道中不同模式的功率，提高少模多芯傳輸系統(tǒng)的傳輸效率和質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種可重構(gòu)纖芯模式選擇系統(tǒng)，包括EDFA、第一少模多芯光纖、第一光子燈籠、SLM、全反射鏡、第二光子燈籠和第二少模多芯光纖；

EDFA將模分復(fù)用信號進(jìn)行放大；

第一少模多芯光纖將放大后的信號傳輸至第一光子燈籠；

第一光子燈籠對輸入信號進(jìn)行解復(fù)用；

SLM對解復(fù)用的模式，調(diào)制每個模式光信號的光強(qiáng)，均衡EDFA放大后的光功率差異；