光MIMO处理制造技术

本发明专利技术涉及光通信系统。特别地，本发明专利技术涉及一种用于在多模光纤(MMF)处的多输入多输出(MIMO)处理的光信号处理器。光多输入多输出处理系统(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)被描述。该光处理系统包括：在该光处理系统的第一端处的通向多模光纤的接口；M个第一单模波导(505)，M＞2，耦合到该接口；其中，这些第一波导被布置为分别运载M个第一光信号；N个第二单模波导(506)，N＞1，位于该光处理系统中的第二端处；其中该第二波导被布置为分别运载N个第二光信号；其中该N个第二光信号与由该多模光纤所运载的N个模式相关联；以及光处理核心(503、504)，被布置为：使用用于将该M个第一光信号中的每个光信号相互耦合的多个光耦合器，以将这些第一光信号变换为这些第二光信号，以使得这些第二光信号之间的相关性相比这些第一光信号之间的相关性而减小，从而该N个第二光信号中的每个光信号是该M个第一光信号中的所有光信号的线性组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光MIMO处理
本文件涉及光通信系统。特别地，本文件涉及一种用于在多模光纤(MMF)处的多输入多输出(MIMO)处理的光信号处理器。
技术介绍
多吉比特/秒的光传输系统已经提出，其借助于移动到多模光纤(MMF)和借助于通过该MMF的不同空间模式(可能以及不同的偏振模式)来传送不同的数据信道，以倍增通过光纤(在给定的频谱内)所传送的容量(比特/秒)。换句话说，通过多模光纤(MMF)的模分复用(MDM)作为克服标准单模光纤(SMF)的容量限制的选项之一而被研究。为了实现通过MMF的MDM，必须提供光传输系统的各种子系统，诸如光MMF放大器和空间模式复用器/解复用器(SMDE/MUX)以及MIMO处理器。本文件描述了各种架构，这些架构可以被用来提供有效率的光信号处理器，以实施通过MMF通信系统的光MDM的所要求的子系统中的一些子系统或者所有子系统。
技术实现思路
根据一个方面，描述了一种光处理系统，例如光多输入多输出(MIMO)处理系统。该光处理系统可以与被适配为运载多个光(空间和/或偏振)模式的多模光纤结合使用。为了这个目的，该光处理系统可以包括在该光处理系统的第一端处的通向多模光纤的接口。此外，该光处理系统可以包括在该光处理系统的第一端处的M个第一单模波导，M>2(例如，M>3或4或5或6或7或8或9)。该M个第一波导可以被耦合到通向该多模光纤的该接口。这些第一波导分别被适配为运载M个第一光信号。此外，该光处理系统包括在该光处理系统的第二端处的N个第二单模波导，N>1(例如，N>2或3或4或5或6或7或8或9)。这些第二波导分别被适配为运载N个第二光信号，其中该N个第二光信号关联于由该多模光纤所运载的N个(空间和/或偏振)模式。M可以大于或等于N。此外，该光处理系统包括被适配为将这些第一光信号变换为这些第二光信号的光处理核心。为了这个目的，该光处理核心可以包括多个光处理组件(也被称为光处理单元)，它们被适配为操控在该光处理核心内由一个或多个波导所运载的光信号。特别地，该光处理核心可以包括用于将该M个第一光信号中的一些光信号或所有光信号(例如，每个光信号)相互耦合的多个光耦合器，从而该N个第二光信号中的至少一个光信号(例如，所有光信号)包括来自该M个第一光信号中的一些光信号或所有光信号的贡献，例如该N个第二光信号中的至少一个光信号或所有光信号是该M个第一光信号中的所有光信号的线性组合。为了这个目的，光耦合器可以由两个光波导穿过并且该光耦合器可以使用定义了两个光波导之间的耦合程度的旋转值θ。该光处理核心可以包括足够的光耦合器来实施传递矩阵。总体上，该光处理核心可以被适配为或者已经被设计为，例如使用传递矩阵H，相比该M个第一光信号之间的相关性，而减小该N个第二光信号之间的相关性。该相关性可以涉及沿着时间线在至少两个光信号之间的相关性。该M个第一光信号和该N个第二光信号可以分别可表示为M个第一数字信号和N个第二数字信号。变换矩阵H，即该光处理核心，可以确保该N个第二数字信号中的所有对之间的相关性相比该M个第一数字信号中的所有对之间的相关性更低。在这种背景下，相关性可以被确定为在预定时间段上的两个数字信号的相乘样本的(移动)平均。该光处理核心可以包括一个或多个光处理级。该一个或多个光处理级由多个单模级波导穿过。该多个级波导耦合到在该光处理级的第一端处的M个第一波导中的至少三个波导。在一个优选的实施例中，该多个级波导(间接)耦合到在该光处理级的第一端处的该M个第一波导中的所有波导。这意味着光处理级可以处理从该M个第一光信号中的所有光信号所得出的一个或多个光信号。此外，该多个级波导耦合到在该光处理级的第二端处的N个第二波导中的至少一个波导。这意味着光处理级提供了对该N个第二光信号中的至少一个光信号有贡献的光信号。该光处理级可以包括移相器和光耦合器中的一个或多个。移相器通常被应用到该多个级波导中的至少一个级波导，并且该移相器被适配为：将该多个级波导中的一个级波导上的光信号的相位移动相位值(在本文件中也称为Φ)。光耦合器通常被应用到该多个级波导中的两个级波导。该光耦合器被适配为：在该耦合器的第一端处使用旋转值θ来混合该多个级波导中的两个级波导上的两个输入光信号，以在该耦合器的第二端处提供该多个级波导中的两个级波导上的两个耦合的光信号。该光耦合器的功能可以被描述为如下：如果该两个输入光信号和该两个耦合的光信号被考虑为形成笛卡尔坐标系的x和y轴，则该光耦合器被适配为执行将该两个输入光信号旋转该旋转值θ，以产生该两个耦合的光信号。在一个实施例中，处理级包括一个或多个光耦合器，该一个或多个光耦合器处理这些级波导中的一个或多个不同的对(其中这些级波导中的每个级波导至多被包括在一对中)。为了确保该M个第一光信号中的所有光信号可以对该N个第二光信号中的每个光信号有贡献，该光处理核心可以包括依次的处理级序列，其中在第一光处理级的第二端处的多个级波导以重排列的方式耦合到在第二光处理级的第一端处的多个级波导。如此，不同对的级波导可以由第二处理级中的光耦合器而不是第一处理级中的光耦合器来处理。可以示出，对于N>2，如果光处理核心包括N-1个或者更少的处理级，则该M个第一光信号中的每个光信号可以对该N个第二光信号中的每个光信号有贡献。然而，一般而言，它也能够由多于N-1级来实现。每个处理级可以包括M/2个或者更少的耦合器。该M个第一光信号可以与在该多模光纤的端面上的M个不同空间位置处的光场分布的对应的M个样本相关联。换句话说，该M个第一光信号可以通过在M个不同位置处在多模光纤的端面处采样光场分布来获得。该M个不同位置通常取决于将被采样的N个空间模式的对称性而被选择。特别地，该M个不同位置通常被选择以使用该M个空间样本来允许在该多模光纤的N个空间模式之间的区别。换句话说，该M个不同位置应当被选择使得该N个不同空间模式的场分布导致M个空间样本的不同集合。该光处理核心的传递矩阵H可以被设计使得该N个第二光信号表示由该多模光纤所运载的N个模式。换句话说，传递矩阵H可以被设计使得该M个空间样本被变换为该N个模式。通过示例的方式，通过选择该光处理核心使得：在该M个样本与由该多模光纤所运载的N个空间模式中的单个空间模式的光场分布相关联的条件下，该光处理核心被适配为将该M个第一光信号组合到该N个第二光信号中的单个光信号，可以实现这一点。鉴于光系统的可逆性，逆条件通常也适用，即在该M个样本与由该多模光纤所运载的N个空间模式中的单个空间模式的光场分布相关联的条件下，该光处理核心被适配为从该N个第二光信号中的单个光信号来生成该M个第一光信号。如此，该光处理核心可以以这样的方式将该M个第一波导与该N个第二波导互连，该方式是多模光纤的N个模式之一的采样场能量被集中到该N个第二波导中的恰好一个波导上。对于所有的N个模式并且对于所有的N个第二波导，可以满足这个条件。即对于该N个空间模式中的每个单个空间模式，该光处理核心可以被适配为将该M个第一光信号组合到该N个第二光信号中的不同的单个光信号；和/或逆向地从该N个第二光信号中的不同的单个光信号来生成该M个第一光信号。因此，光(空间)模式复用器/解复用器可以被描述。该模式复用器/解复用器被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光处理系统(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)，所述光处理系统包括：‑在所述光处理系统的第一端处的通向多模光纤的接口；‑M个第一单模波导(505)，M>2，耦合到所述接口；其中所述第一波导被布置为分别运载M个第一光信号；‑N个第二单模波导(506)，N>1，位于所述光处理系统的第二端处；其中所述第二波导被布置为分别运载N个第二光信号；其中所述N个第二光信号与由所述多模光纤所运载的N个模式相关联；以及—光处理核心(503、504)，用于将所述第一光信号变换为所述第二光信号，以使得所述第二光信号之间的相关性相比所述第一光信号之间的相关性而减小；其中所述光处理核心(503、504)包括依次的两个或更多光处理级，每个光处理级包括被布置用于分别处理一对或多对单模波导的一个或多个光耦合器，由此将所述M个第一光信号中的一些光信号或者所有光信号相互耦合，以使得所述N个第二光信号中的至少一个光信号是所述M个第一光信号中的所述一些光信号或者所有光信号的线性组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.28 EP 11290543.51.一种光处理系统(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)，所述光处理系统包括：—在所述光处理系统的第一端处的通向多模光纤的接口；—M个第一单模波导(505)，M>2，耦合到所述接口；其中所述第一波导被布置为分别运载M个第一光信号；所述M个第一单模波导(505)中的每个第一单模波导在基础模式中运载其相应的第一光信号；—N个第二单模波导(506)，N>1，位于所述光处理系统的第二端处；其中所述第二波导被布置为分别运载N个第二光信号；其中所述N个第二单模波导(506)中的每个第二单模波导在基础模式中运载其相应的第二光信号；其中所述N个第二光信号分别与由所述多模光纤所运载的N个模式相关联；以及—光处理核心(503、504)，用于将所述第一光信号变换为所述第二光信号，以使得所述第二光信号之间的相关性相比所述第一光信号之间的相关性而减小；其中所述光处理核心(503、504)包括依次的两个或更多光处理级，每个光处理级包括被布置用于分别处理一对或多对单模波导的一个或多个光耦合器，由此将所述M个第一光信号中的一些光信号或者所有光信号相互耦合，以使得所述N个第二光信号中的至少一个光信号是所述M个第一光信号中的所述一些光信号或者所有光信号的线性组合。2.根据权利要求1所述的光处理系统，其中所述两个或更多光处理级中的光处理级由多个单模级波导穿过；其中所述多个级波导在所述光处理级的第一端处耦合到所述M个第一波导中的至少三个波导，并且在所述光处理级的第二端处耦合到所述N个第二波导中的至少一个波导；其中所述一个或多个耦合器被布置为：使用旋转值θ在所述耦合器的第一端处混合所述多个级波导中的两个级波导上的两个输入光信号，以在所述耦合器的第二端处提供所述多个级波导中的所述两个级波导上的两个耦合的光信号。3.根据权利要求2所述的光处理系统，其中如果所述两个输入光信号和所述两个耦合的光信号被考虑为形成笛卡尔坐标系的x和y轴，则所述一个或多个光耦合器被布置为：以所述旋转值θ来执行对所述两个输入光信号的旋转，以产生所述两个耦合的光信号。4.根据权利要求2所述的光处理系统，其中所述第一光处理级包括在所述多个级波导中的一个级波导上的移相器，所述移相器被布置为：将所述多个级波导中的所述一个级波导上的光信号的相位移动相位值5.根据任一前述权利要求所述的光处理系统，其中—N>2；—所述光处理核心包括N-1个光处理级；并且—每个光处理级包括M/2个或者更少的耦合器。6.根据权利要求1所述的光处理系统，其中—M大于或等于N；和/或—N大于3或4或5或6或7或8或9或10。7.根据权利要求1所述的光处理系统，其中—所述M个第一光信号分别与在所述多模光纤的端面上的M个不同空间位置处的光场分布的对应M个样本相关联；并且—所述N个第二光信号表示由所述多模光纤所运载的所述N个模式。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·比洛，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯，
类型：发明
国别省市：法国;FR