[发明专利]一种基于多偏振态的光相位调制信号传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及短距离接入网及中长距离城际网领域，尤其是一种基于多偏振态的光相位调制信号传输方法。

背景技术

随着我国社会信息化步伐的加快，云计算、大数据、互联网+等概念慢慢进入了人们的生活。与此同时，信息量的爆炸式增长要求通信容量的不断提高。光纤通信作为现代通信的基石，广泛运用于跨洋通信、骨干网、城际网络等领域。相干光通信实现了单波长100Gbit/s光通信系统的商用化，未来400Gbit/s的系统也在慢慢实现中。现阶段，随着超密集波分复用(DWDM)、空分复用(SDM)、正交频分复用(OFDM)以及偏振复用(PDM)等技术的不断发展，P比特级别的光纤通信网络在实验室已得到非常成熟的研究。在所有这些技术中，偏振态维度的再次开发被认为是最具潜力的技术之一。其原因在于，偏振态为一个相对独立的维度，能很好的与其它技术兼容。当运用于实际场景时，该技术能在保持原有设备的前提下，完成数据容量的成倍提高。这就为极大地降低升级成本，实现既有通信网络的低成本、可持续运营提供了可能。

早在18世纪中叶菲涅尔等学者已对光波的偏振态特性做了大量研究。到1990年A.D.Kersey等人就实现了偏振复用信号在光纤中的传输与解复用。但直到2005年李桂芳带领的小组提出有效的数字信号处理(DSP)算法后，该技术才慢慢成熟并开始广泛地运用到商业系统中。在此期间，世界各地的科学家对此技术进行了系统与深入地研究。其中1986年法国研究者CI.Herard和A.Lacourt提出了光在自由空间中传输三个偏振态的想法并实验验证了低速率下该系统的可靠性。由于该系统不适于高速率传输，并没有得到进一步的发展。2013年西南交通大学闫连山教授研究小组提出了基于相干解调的4偏振态同时传输的理论模型，仿真验证了该模型的可行性。2014年丹麦学者JoséEstarán等人基于斯托克斯空间实现了四偏振态复用光信号在2km光纤中的传输。该方法结构简单，但仅适用于OOK信号且没有在较长距离传输中得到验证。因此研究多偏振态、长距离、高速率的复用与解复用系统具有理论指导与实际应用意义。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点与不足，本发明提供了一种基于多偏振态的光相位调制信号传输方案，该方案在不增加发射机、接收机和算法复杂度的情况下，实现了多个偏振复用信号的同时传输。以三个偏振态复用方案为例，本方案利用相干接收设备，通过提取接收信号的相位信息来实现各自偏振态上信息的相位追踪，从而实现多偏振态的解复用。该方案原理上适用于所有PSK信号。

本发明的目的是基于如下分析和方案提出和实现的：

一种基于多偏振态的光相位调制信号传输方法，主要由沿光路顺序链接的以下器件构成：N路多偏振态(偏振态数≥3)复用相位调制光信号(101₁～101_N)、一个光波分复用器102、一个光放大器103、一段光纤104、一个波分解复用器105、N个相干接收机(106₁～106_N)以及一个数字信号处理单元107；N路波长不同的多偏振态复用相位调制光信号(101₁～101_N)传到中心局后，由一个波分复用器102合成为一个波分复用后的光信号；波分复用后的光信号由一个放大器103放大进行功率补偿后，进入一段光纤104中传输；在接收端，波分复用后的光信号首先通过一个波分解复用器105分离成N路独立的多偏振态复用相位调制光信号，接着每一路多偏振态复用相位调制光信号又通过相应的相干接收机接收并输入到数字信号处理单元107，在数字信号处理单元中通过对应算法将信号解调出来。

所述多偏振态复用相位调制光信号为三偏振态复用输出信号，由三路相位调制光信号各自通过一个偏振控制器调整好偏振角度后进入到耦合器中，输出的信号即为多偏振态复用相位调制光信号；所述三路相位调制光信号各自通过一个偏振控制器调整好偏振角度后，得到的信号分别为偏振态1信号、偏振态2信号和偏振态3信号；

所述数字信号处理单元中通过对应算法将信号解调出来，包括：

用Pha_x与Pha_y表示偏振态1信号与偏振态3信号时域数据求得的相位信息；对齐偏振态1信号；