[发明专利]基于自由空间的光纤通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及光通信，具体涉及基于自由空间的光纤通信系统。

背景技术

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

但是目前光纤通信系统中对光信号放大手段一般采用拉曼放大，由于拉曼放大的增益系数低、泵浦效率低，泵浦功率极高导致光纤接头及光电器件易被烧坏，且造价昂贵，综上所述不适合局域网光纤通信或者小规模光纤通信系统。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，针对上述问题，本发明提供了基于自由空间的光纤通信系统，采用了基于布里渊放大的光通信，其增益系数高、泵浦效率高，所需泵浦功率较低使得光纤接头和光电器件的接口不易烧坏，适合用于局域网光纤通信或小规模光纤通信系统。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

基于自由空间的光纤通信系统，包括光纤、激光器、第一空间光调制器、环形器、第二空间光调制器、泵浦光源、信号传输光纤、光电探测器、数据采集卡、计算机和多个光纤准直器；所述激光器的输出端通过光纤与一个所述光纤准直器连接，所述光纤准直器用于将光纤内的激光准直到自有空间中作为信号光，所述信号光进入第一空间光调制器中，所述第一空间光调制器的调制端接有任意波形发生器，所述任意波形发生器的控制端接有信号源，所述信号源用于产生通讯信号并发送至任意波形发生器，所述任意波形发生器用于根据信号源发送的通讯信号来产生电载波，所述第一空间光调制器接收电载波并对处于自有空间中的信号光进行光电调制；第一空间光调制器调制完成后的信号光通过自有空间后进入一个光纤准直器中，该光纤准直器用于将处于自由空间中的信号光准直入光纤，随后进入所述环形器的第二端口；由泵浦光源出射的激光通过光纤与一个光纤准直器连接，所述光纤准直器用于将光纤内的激光准直到自有空间中作为泵浦光，所述泵浦光进入第二空间光调制器中，所述第二空间光调制器的调制端由任意波形发生器控制，第二空间光调制器将泵浦光的频率调制为与信号光的频率相差布里渊频移；第二空间光调制器调制完成后的泵浦光通过自由空间后进入一个光纤准直器中，该光纤准直器将处于自由空间中的泵浦光准直入光纤，随后进入所述环形器的第一端口；所述环形器的第三端口与信号传输光纤连接，被泵浦光放大后的信号光通过信号传输光纤进入光电探测器，所述光电探测器用于将激光转换为电信号，光电探测器的输出端与数据采集卡的输入端连接，数据采集卡的输出端与计算机连接，数据采集卡用于采集光电探测器输出的电信号，计算机用于处理数据采集卡所采集到的数据。

本发明在应用时，激光从激光器出射后通过光纤和光纤准直器作为信号光进入第一空间光调制器，信号源将所要传输的电信号传给任意波形发生器，任意波形发生器再控制第一空间光调制器将该电信号调制在自由空间中的信号光上，被调制的信号光随后进入环形器的第二端口；由泵浦光源产生的激光通过光纤准直器作为泵浦光后进入第二空间光调制器，任意波形发生器控制第二空间光调制器将泵浦光的频率调制为与信号光的频率相差一个布里渊频移值，被调制后的泵浦光通过环形器的第一端口进入环形器的第二端口，泵浦光与信号光相向而行，这样便实现了泵浦光对信号光进行布里渊放大；在布里渊放大机理中，增益系数高、泵浦效率高，所需泵浦功率较低；被放大的信号光从环形器的第二端口传至环形器的第三端口，随后依次通过信号传输光纤、光电探测器、数据采集卡和计算机，信号传输光纤为用于传输的光纤，在本发明中信号传输光纤与光纤为同一种光纤，区别为长度不同，最终计算机分析所接收到的数据，即完成了整个光纤通信过程。此外，利用光纤作为光通信介质可增强信号稳定性和信号易调性；利用空间光调制器的调制效率高、能耗低、调制速度快，更适合用于高速光通信系统。

进一步地，所述激光器采用半导体激光器，其价格低廉、性能稳定。

进一步地，所述光纤和信号传输光纤采用保偏型多模光纤，所述信号传输光纤的外表上附有钢化包层，保偏型多模光纤可消除光纤中偏振相关噪声。

进一步地，所述信号传输光纤中包括多个掺铒光纤放大器，多个掺铒光纤放大器串联接入信号传输光纤，用于进一步放大光信号。