[发明专利]模分复用光纤通信系统的构建方法及构建的光纤通信系统

说明书

本发明涉及一种模分复用光纤通信系统的构建方法，包括以下内容：在发射端将多路输入光信号转换为折射率渐变型环芯光纤所支持的光传播模式，经过模式复用器复用后，注入折射率渐变型环芯光纤中进行传输；在接收端首先通过模式解复用器将不同模式组光信号分开；对于模组内部模式的分离，采用多路接收并基于输入多输出均衡的数字信号处理方法进行处理：对于基模式组和高阶模式组内模式的分离，分别采用2x2和4x4多输入多输出均衡的数字信号处理算法进行恢复处理。本发明所述方法在增加模式组以扩展通信容量时，仅需要重复地增加光接收机和基于4X4多输入多输出均衡的数字信号处理模块。与现有技术相比，本发明具有复杂度低、可扩展性高和易于升级的特点。

技术领域

本发明涉及光纤通信领域，更具体地，涉及一种模分复用光纤通信系统的构建方法及构建的光纤通信系统。

背景技术

近年来，基于多模光纤的模分复用技术，由于其可以进一步提高频谱效率，而受到广泛关注。然而，此类系统所用的多输入多输出均衡算法的复杂度成为限制系统扩展的主要因素。因为随着系统容量的扩展，复用的模式组数增加，需要更高复杂度的多输入多输出算法才能均衡模式组各个模式之间的相互串扰。基于弱耦合少模光纤的模分复用系统近年来被提出，以降低系统多输入多输出算法复杂度。在这些方案中仅需要2X2或者4X4的多输入多输出算法来均衡模式组内部的线性偏振(LP)模式间串扰，但是随着系统容量的扩展以及模式组数的增加，对于更高阶的模式组，比如LP41,LP32等，其每个模式组包含的简并模式数多于4个，利用4X4的多输入多输出算法将难以实现模式组内部模式间串扰的均衡。

与此同时，基于轨道角动量(OAM)模分复用的通信系统，因其原则上具有无限数目、相互正交的本征模式而受到广泛关注。近几年来，基于OAM模分复用的光纤通信系统被相继报导，其采取的复用方式主要分为两类：第一类是尝试维持所有OAM模式间的正交性，从而通过模式解复用器在物理上实现所有模式的复用和解复用。此类方法由于受到系统缺陷以及传输环境的不稳定性等因素影响，很难在较长距离传输中保证OAM模式间的正交性，因而限制了系统的传输距离。第二类方式则是在接收端通过多输入多输出均衡的数字信号方式来补偿OAM模式间的非正交性带来的模式间串扰，但是类似于少模光纤，随着系统容量和传输模式的增加，多输入多输出均衡的复杂度也会随之增长。

发明内容

本发明为解决以上现有技术提供的通信系统多输入多输出算法复杂度会随着模式信道的数量而增长的缺陷，提供了一种模分复用光纤通信系统的构建方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种模分复用光纤通信系统的构建方法，包括以下内容：

在发射端将多路输入光信号转换为折射率渐变型环芯光纤所支持的光传播模式，经过模式复用器复用后，注入折射率渐变型环芯光纤中进行传输；

在接收端采用模式解复用器分离不同的模式组，此后每个模式组内的模式光信号被传输至相应的模式转换器，转换成可支持单模光纤传输的高斯模式光信号，然后被相干光接收机探测接收，提取出相应的复数电信号；

对于基模式组或零阶模式组被相干光接收机接收后输出的2路复数光信号，采用包含2x2多输入多输出均衡的数字信号处理算法进行恢复处理；

对于高阶模式组或非零阶模式组被相干光接收机接收后输出的4路复数电信号，采用包含4x4多输入多输出均衡的数字信号处理算法进行恢复处理。上述方案中，本发明提供的通信系统构建方法在扩展通信容量时，接收端除了增加相应的模式转换器和相干光接收机外，仅需要增加包含4x4多输入多输出均衡的数字信号处理算法的数字信号处理模块，因此通信系统的多输入多输出算法复杂度不会随着扩容而增加。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：