用于确定多芯光纤传输系统中芯相关损耗的方法和设备技术方案

本发明专利技术的各种实施例提供了一种光传输系统(100)，其包括配置成通过由多芯光纤制成的光纤传输信道(13)传输数据的光发送器(11)，承载所述数据的光信号根据两个或更多个芯沿着多芯光纤光传播，所述多芯光纤与光纤参数和未对准损耗值相关联，其中，所述光传输系统包括系统管理设备(17)，所述系统管理设备(17)被配置为根据所述光纤参数和未对准损耗值来确定芯相关损耗值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定多芯光纤传输系统中芯相关损耗的方法和设备
本专利技术总体上涉及光通信，并且尤其涉及用于在多芯光纤中进行芯加扰的设备和方法。
技术介绍
光纤是引导光谱中的电磁波的光波导。光纤包括由具有较低折射率的透明包层材料围绕的透明芯。一系列内部反射之后，光在光纤中传播。光承载数据，并且与基于有线的或无线的通信系统相比，允许以更高的带宽进行长距离传输。随着因特网流量的增加，光通信网络中数据流量的数量呈指数扩张。由于波分复用(WDM)、相干检测和偏振分复用(PDM)以及先进的信号处理的实际应用，提高了使用单模光纤的光通信系统的传输容量和覆盖范围。但是，使用芯半径小且波沿单传播模传播的常规单模光纤的WDM-PDM系统几乎达到了光传输系统的非线性容量极限，并且无法满足对更高网络带宽的需求的指数增长。使用多模光纤(MMF)或多芯光纤(MCF)实现的空分复用(SDM)有望克服当前光传输系统的容量极限。空分复用利用光纤中的空间作为可用于增大光纤传输容量的最后自由度。空间被用作用于创建多个独立空间信道的复用维度，在该信道上可以复用独立数据流并在同一根光纤中承载该独立数据流。使用SDM，可以将容量乘以独立空间信道的数量，从而增大光纤传输链路的覆盖范围和传输容量。多模光纤允许根据许多空间传播模传播光。多模光纤的芯被扩大以允许传播多个空间模。随着光通过芯而产生的反射次数增加，产生在给定时隙传播更多数据的能力。多模光纤可以提供比单模光纤更高的传输速率。但是，多模光纤会受到数种损害的影响，这主要是由于光学部件(例如光纤、放大器、复用器)的不完美，空间模之间的串扰效应以及称为模相关损耗(MDL)的非单一(non-unitary)串扰效应。多芯光纤在单个光纤中并入了多个相同或不同的芯，每一个芯为单模或多模。多芯光纤可以分类为未耦合的MCF和耦合的MCF。在未耦合的MCF中，必须适当地布置每一个芯，以使芯间串扰保持足够小，以便对于长距离传输应用，分别从每一个芯检测信号(即，在接收器处不需要多输入多输出均衡)。已经根据不同的芯布置设计了数种类型的非耦合多芯光纤。这些设计包括并入了多个相同的芯的“同质MCF”和“沟槽辅助同质MCF”，以及并入了数种类型的多个芯的“异质MCF”。在耦合的MCF中，放置了数个芯，以便它们彼此强和/或弱耦合。支持单个空间模和多个空间模的耦合MCF可以用于高功率光纤激光器应用中。由于未对准损耗和串扰效应，多芯光纤会受到数种损害的影响。串扰和未对准损耗引起芯相关损耗(CDL)。CDL是一种类似于影响多模光纤的MDL的损害效应。由于在接头和连接器部分处的光纤的不完美，引起了未对准损耗。存在三种类型的未对准损耗，包括纵向位移损耗、横向位移损耗和角位移损耗。串扰效应归因于一个包层中存在多个芯，其在相邻芯之间产生串扰。串扰随着芯间距离的减小而增大，并且就光信号质量和集成在多芯光纤内的芯数量来说，表示了对容量的主要限制。此外，低串扰效应使得能够在光接收器处实现解码复杂度降低，因为对于小串扰值不需要多输入多输出均衡。为了减少串扰效应，可以在光纤的制造期间应用光学解决方案。第一种途径在于增大芯间距离。这种途径使得能够减小串扰效应，但是由于包层直径的原因，它限制了光纤内的芯的数量，并因此降低了芯密度和容量。第二种途径是基于使用沟槽辅助同质多芯光纤的沟槽辅助。沟槽辅助通过用低折射率沟槽层包围每一个芯来减小耦合系数。沟槽辅助光纤设计中的串扰与芯间距离无关。第三种解决方案使用异质MCF，其中引入了相邻芯之间的固有折射率差异，使得能够减小串扰效应。此外，最近提出了在“A.Abouseif,G.R.Ben-Othman,andY.CoreModeScramblersforML-detectionbasedMulti-CoreFibersTransmission,inAsiaCommunicationsandPhotonicsConference,OSATechnicalDigest,2017”中公开的随机芯加扰技术，以减轻异质沟槽辅助MCF中的CDL，并增强系统性能。其表明了随机芯加扰使得能够就错误概率来说实现更好的性能；然而，随机加扰需要安装大数量的随机加扰器，这在传输系统上引起了额外的实现复杂性和成本。尽管现有解决方案使得能够减少多芯光纤中的串扰，但是它们无法实现芯相关损耗的估计和依赖于芯相关损耗的值的光传输系统的性能行为的预测。因此，需要开发信道建模和计算技术，该技术使得能够确定对于基于多芯光纤的光传输系统的给定配置的芯相关损耗值。
技术实现思路
为了解决这些和其他问题，提供了一种光传输系统，包括：光发送器，所述光发送器被配置为通过由多芯光纤制成的光纤传输信道传输数据。承载发送数据的光信号根据两个或更多个芯沿所述多芯光纤传播。所述多芯光纤与光纤参数和未对准损耗值相关联。所述光传输系统包括系统管理设备，所述系统管理设备被配置为根据所述光纤参数和未对准损耗值来确定芯相关损耗值。在一些实施例中，所述光纤参数包括光纤长度、至少等于两个的芯数量、串扰系数和耦合系数，每一个串扰系数表示所述多芯光纤中的两个芯之间的串扰，每一个耦合系数表示所述多芯光纤中的两个芯之间的耦合。在一些实施例中，未对准损耗值表示从包括纵向未对准、横向未对准和角未对准的组中选择的所述多芯光纤的未对准。在一些实施例中，所述系统管理设备被配置为根据所述光纤参数和所述未对准损耗值来确定与所述多芯光纤的每一个芯相关联的芯损耗值。在一些实施例中，所述系统管理设备(17)被配置为将每一个芯损耗值确定为由均值和方差值定义的对数正态分布的随机变量，所述均值和所述方差值取决于所述光纤参数和所述未对准损耗值。根据一些实施例，与所述多芯光纤的每一个芯相关联的每一个芯损耗值的均值是第一值与第二值之间的乘积，所述第一值对应于表示与所述每一个芯相关联的总未对准损耗的对数正态随机变量的均值，所述第二值对应于与所述每一个芯相关联的总串扰系数，与给定芯相关联的所述总串扰系数由表示给定芯与所述多芯光纤中的不同于所述给定芯的芯之间的串扰的串扰系数来确定，与所述多芯光纤中的每一个芯相关联的每一个芯损耗值的方差值是与所述每一个芯相关联的所述总串扰系数的平方与第三值之间的乘积，所述第三值对应于表示与所述每一个芯相关联的所述总未对准损耗的所述对数正态随机变量的方差。根据一些实施例，所述系统管理设备17可以被配置为确定目标芯相关损耗值，并根据所述芯相关损耗值相对于所述目标芯相关损耗值来选择所述多芯光纤的所述光纤参数中的至少一个光纤参数。根据一些实施例，所述系统管理设备17可以被配置为根据指定的一个或更多个目标性能指标来确定所述目标芯相关损耗值。在一些实施例中，可以在包括目标信噪比和目标比特或符号误码率的组中选择目标性能指标。在一些实施例中，所述光发送器可以包括：-纠错码编码器，被配置为通过应用至少一个纠错码来将所述数据编码为码字向量；-调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光传输系统(100)，包括：光发送器(11)，所述光发送器(11)被配置为通过由多芯光纤制成的光纤传输信道(13)传输数据，承载所述数据的光信号根据两个或更多个芯沿所述多芯光纤传播，所述多芯光纤与光纤参数和未对准损耗值相关联；其中，所述光传输系统(100)包括系统管理设备(17)，所述系统管理设备(17)被配置为根据所述光纤参数和至少一个未对准损耗值来确定芯相关损耗值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180427 EP 18305535.91.一种光传输系统(100)，包括：光发送器(11)，所述光发送器(11)被配置为通过由多芯光纤制成的光纤传输信道(13)传输数据，承载所述数据的光信号根据两个或更多个芯沿所述多芯光纤传播，所述多芯光纤与光纤参数和未对准损耗值相关联；其中，所述光传输系统(100)包括系统管理设备(17)，所述系统管理设备(17)被配置为根据所述光纤参数和至少一个未对准损耗值来确定芯相关损耗值。


2.根据权利要求1所述的光传输系统(100)，其中，所述光纤参数包括光纤长度、至少等于两个的芯数量、串扰系数和耦合系数，每一个串扰系数表示所述多芯光纤中的两个芯之间的串扰，每一个耦合系数表示所述多芯光纤中的两个芯之间的耦合。


3.根据权利要求1所述的光传输系统(100)，其中，所述未对准损耗值表示从包括纵向未对准、横向未对准和角未对准的组中选择的所述多芯光纤的未对准。


4.根据权利要求1所述的光传输系统(100)，其中，所述系统管理设备(17)被配置为根据所述光纤参数和所述至少一个未对准损耗值来确定与所述多芯光纤的每一个芯相关联的芯损耗值。


5.根据权利要求4所述的光传输系统(100)，其中，所述系统管理设备(17)被配置为将每一个芯损耗值确定为由均值和方差值定义的对数正态分布的随机变量，所述均值和所述方差值取决于所述光纤参数和所述至少一个未对准损耗值。


6.根据权利要求5所述的光传输系统(100)，其中，与所述多芯光纤的每一个芯相关联的每一个芯损耗值的均值是第一值与第二值之间的乘积，所述第一值对应于表示与所述每一个芯相关联的总未对准损耗的对数正态随机变量的均值，所述第二值对应于与所述每一个芯相关联的总串扰系数，与给定芯相关联的所述总串扰系数由表示所述给定芯与所述多芯光纤中的不同于所述给定芯的芯之间的串扰的串扰系数来确定，与所述多芯光纤中的每一个芯相关联的每一个芯损耗值的方差值是与所述每一个芯相关联的所述总串扰系数的平方与第三值之间的乘积，所述第三值对应于表示与所述每一个芯相关联的所述总未对准损耗的所述对数正态随机变量的方差。


7.根据权利要求1所述的光传输系统(100)，其中，所述系统管理设备17被配置为确定目标芯相关损耗值，并根据所述芯相关损耗值相对于所述目标芯相关损耗值来选择所述多芯光纤的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·雷卡亚，A·阿布赛义夫，Y·雅欧恩，
申请(专利权)人：法国矿业电信学校联盟，
类型：发明
国别省市：法国;FR