一种基于模组复用的直调直检光通信系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模组复用的直调直检光通信系统及方法，系统包括：用于生成N路基模调制的光信号的N个光信号调制单元；用对光信号进行放大的N个光放大单元；用于得到N路不同模式信道的光信号的N个第一模式转换单元；用于将N路不同模式信道的光信号合成第一复用模式光信号的模式复用单元；用于将由通信光纤输出后的光信号中的N个模组分别进行解调以及模式转换，对应每个模组分别得到Mi路相互正交模式调制的光信号并合成第二复用模式光信号的N个模组解调模块；用于将第二复用模式光信号转换为电信号的N个光电探测器。本发明专利技术提高了系统的传输性能与稳定性，且成本低、方案简单、通用性强。通用性强。通用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模组复用的直调直检光通信系统及方法


[0001]本专利技术涉及光纤通信
，尤其涉及的是一种基于模组复用的直调直检光通信系统及方法。

技术介绍

[0002]基于空间维度的模分复用技术是解决下一代通信容量危机的颠覆性新技术，其原理是利用相互正交的光纤模式作为独立平行的信道进行数据传输。对于短距离光纤传输系统来说，低成本、低复杂度和低功率损耗的直调直检技术在检测方案中具有较大优势。所以，模组复用直调直检光纤传输方案在短距离光互连系统中有着广阔的发展前景，尤其在扩大光通信容量方面。
[0003]在基于模组复用直接检测的光纤通信系统，因为涉及模式信道，其传输介质不再是仅仅支持基模的单模光纤，而是支持多个模式的少模或者多模光纤，在传输介质中，有效折射率极为接近或者相同的模式归为同一模组，同模组中的不同模式会在传输介质中发生随机耦合，所以在发送端一般会选择每个模组中的任意一个模式作为独立信道。同时发送的模式信道也可采用不同的模式基矢，例如：线偏振模式，轨道角动量模式或者矢量模式等等。基模模组内包含的模式数量(不包含偏振)为1，高阶模模组i内包含的模式数量(不包含偏振)大于或者等于2，记为Mi。目前，现有的基于模组复用直调直检的光纤通信系统方案主要有以下三种：
[0004]1.在发送端，独立的N个光信号调制单元产生N路独立信号，分别加载在N个模组的N个模式上，每个模式信道分别隶属于不同的模组，其中每个模组包含Mi个独立模式。经过模式复用单元形成复用光信号后，在对应的光纤介质中传输。传输后到达接收端，将复用光信号中的对应的N个模式解调为N路基模，然后N路送入N个单模光电探测器进行光电信号转换与检测，最后进行电信号数据采集和恢复。这种方案对于每个模组信道来说，将仅仅收到单个模组对应的Mi个模式中的一个模式。但是因为模组内在光纤介质中传输时会发生随机强耦合，能量会在同模组的模式中随机分配，从而导致接收功率丢失，影响整体传输系统的性能和稳定性。
[0005]2.在发送端，独立的N个光信号调制单元产生N路独立信号，分别加载在N个模组的N个模式上，每个模式信道分别隶属于不同的模组,其中每个模组包含Mi个独立模式。经过模式复用单元形成复用光信号后，在对应的光纤介质中传输。传输后到达接收端，将复用光信号中的对应的M1+M2+。。。MN个模式解调为M1+M2+。。。M
N
路基模，再将每个模组中的所有Mi(i＝1或2，。。。或N)个模式分别送入Mi个单模光电探测器进行光电信号转换，并进行数据采集，再通过将Mi路进行分集合并，从而把加载在每个模组上的原始信号恢复。这种方案理论上可以把每个模组中的所有能量接收下来，但是此方案中，总共需要M1+M2+。。。MN单模光电探测器，以及每个模组还需要使用分集合并的接收技术，成本以及复杂度都比较高。
[0006]3.在发送端，独立的N个光信号调制单元产生N路独立信号，分别加载在N个模组的N个模式上，每个模式信道分别隶属于不同的模组,其中每个模组包含Mi个独立模式。经过
模式复用单元形成复用光信号后，在对应的光纤介质中传输。传输后到达接收端，利用特定的模组解复用器件将N个模组分开，并分别送入N个多模光电探测器。进行光电信号转换后，最后进行电信号数据采集和恢复。这种方案理论上可以把每个模组内全部能量收集下来，但是此方案需要模组解复用器件适配所用的模式基矢以及通信传输光纤，当使用不同的模式基矢或者不同的通信传输光纤时，需要特定的模组解复用器件与其匹配，通用性并不强。
[0007]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0008]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于模组复用的直调直检光通信系统及方法，以解决现有的基于模组复用直调直检的光纤通信系统存在的传输性能和稳定性较差、成本较高且较为复杂以及通用性不强的问题。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种基于模组复用的直调直检光通信系统，其包括：N个光信号调制单元、N个光放大单元、N个第一模式转换单元、模式复用单元、通信光纤、N个模组解调模块、N个光电探测器；其中，N大于等于1；
[0011]N个所述光信号调制单元用于生成N路基模调制的光信号；
[0012]N个所述光放大单元分别与N个所述光信号调制单元连接，用对所述基模调制的光信号进行放大处理；
[0013]N个所述第一模式转换单元分别与N个所述光放大单元以及所述模式复用单元连接，用于将所述基模调制的光信号加载到对应的发送模式信道上得到N路不同模式信道的光信号并输入至所述模式复用单元；
[0014]所述模式复用单元分别与N个所述第一模式转换单元以及所述通信光纤连接，用于将N路不同模式信道的光信号合成一路第一复用模式光信号；
[0015]所述通信光纤分别与所述模式复用单元以及N个所述模组解调模块连接，用于输出第一复用模式光信号；
[0016]N个所述模组解调模块分别与所述通信光纤以及N个所述光电探测器连接，用于将由通信光纤输出光信号中的N个模组分别进行解调以及模式转换，对应每个模组分别得到Mi路相互正交模式调制的光信号并合成一路第二复用模式光信号后传输至所述光电探测器；
[0017]N个所述光电探测器分别与N个所述模组解调模块连接，用于将所述第二复用模式光信号转换为电信号。
[0018]本专利技术的进一步设置，所述基于模组复用的直调直检光通信系统还包括：N个信号采集与恢复模块；N个所述信号采集与恢复模块分别与N个所述光电探测器连接，用于将所述光电探测器输出的电信号进行转换与恢复。
[0019]本专利技术的进一步设置，所述光信号调制单元包括：光源、信号发生器与光电调制器；其中，
[0020]所述光源与所述光电调制器连接，用于产生光信号并传输至所述光电调制器；
[0021]所述信号发生器与所述光电调制器连接，用产生电信号并传输至所述光电调制器上；
[0022]所述光电调制器分别与所述光源以及所述信号发生器连接，用于将所述信号发生器生成的电信号调制到所述光源提供的光载波上。
[0023]本专利技术的进一步设置，所述模组解调模块包括：Mi个第二模式转换单元与Mi个第三模式转换单元以及单模组合并单元；其中，
[0024]每个所述模组解调模块中的Mi个所述第二模式转换单元用于将同一模组所有Mi个模式分别转换为基模模式以得到Mi路基模模式；
[0025]所述Mi个第三模式转换单元对应与Mi个所述第二模式转换单元连接，用于将Mi路基模模式转换为Mi路相互正交模式；
[0026]所述单模组合并单元与Mi个所述第三模式转换单元连接，用于将Mi路相互正交模式调制的光信号合成第二复用模式光信号。
[0027]本专利技术的进一步设置，所述通信光纤为少模光纤或多模光纤。
[0028]本专利技术的进一步设置，所述少模光纤与所述模组解调模块之间或所述多模光纤与所述模组解调模块之间连接有光分束器，所述第一复用模式信号通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模组复用的直调直检光通信系统，其特征在于，包括：N个光信号调制单元、N个光放大单元、N个第一模式转换单元、模式复用单元、通信光纤、N个模组解调模块、N个光电探测器；其中，N大于等于1；N个所述光信号调制单元用于生成N路基模调制的光信号；N个所述光放大单元分别与N个所述光信号调制单元连接，用对所述基模调制的光信号进行放大处理；N个所述第一模式转换单元分别与N个所述光放大单元以及所述模式复用单元连接，用于将所述基模调制的光信号加载到对应的发送模式信道上得到N路不同模式信道的光信号并输入至所述模式复用单元；所述模式复用单元分别与N个所述第一模式转换单元以及所述通信光纤连接，用于将N路不同模式信道的光信号合成一路第一复用模式光信号；所述通信光纤分别与所述模式复用单元以及N个所述模组解调模块连接，用于输出第一复用模式光信号；N个所述模组解调模块分别与所述通信光纤以及N个所述光电探测器连接，用于将由通信光纤输出光信号中的N个模组分别进行解调以及模式转换，对应每个模组分别得到Mi路相互正交模式调制的光信号并合成一路第二复用模式光信号后传输至所述光电探测器；N个所述光电探测器分别与N个所述模组解调模块连接，用于将所述第二复用模式光信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的基于模组复用的直调直检光通信系统，其特征在于，还包括：N个信号采集与恢复模块；N个所述信号采集与恢复模块分别与N个所述光电探测器连接，用于将所述光电探测器输出的电信号进行转换与恢复。3.根据权利要求1所述的基于模组复用的直调直检光通信系统，其特征在于，所述光信号调制单元包括：光源、信号发生器与光电调制器；其中，所述光源与所述光电调制器连接，用于产生光信号并传输至所述光电调制器；所述信号发生器与所述光电调制器连接，用产生电信号并传输至所述光电调制器上；所述光电调制器分别与所述光源以及所述信号发生器连接，用于将所述信号发生器生成的电信号调制到所述光源提供的光载波上。4.根据权利要求1所述的基于模组复用的直调直检光通信系统，其特征在于，所述模组解调模块包括：Mi个第二模式转换单元与Mi个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健博，吴雄，吕超，
申请(专利权)人：香港理工大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：