[发明专利]光通信系统的横模复用

说明书

相关申请的交叉引用

本申请的主题涉及与本申请同日由R.-J.Essiambre、R.Ryf和P.Winzer递交的、代理人案号为805512-US-NP、标题为“Receiver for Optical Transverse-Mode-Multiplexed Signals”、申请号为No.12/492,391的美国专利申请，以引用的方式将该申请整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及光通信设备，并且更具体地而非排他性地涉及在光通信系统中支持横模复用(transverse-mode multiplexing，TMM)的设备。

背景技术

本部分介绍可能有助于更好的理解本发明的方案。因此，应该在这个意义上来阅读本部分的描述，而不应该将本部分的描述理解为承认什么是现有技术或者什么不是现有技术。

具有多输入多输出(MIMO)能力的无线通信系统通过利用(而不是尝试消除)无线信道中的多径延迟来提高总传输容量。更具体而言，无线MIMO通过在发射器和接收器处使用多个天线来提高效率和可靠性。所产生的平均吞吐量的提高是以信号处理和硬件实现的复杂度更大为代价的而不是以附加的频谱带宽或更高的信号功率为代价的。

在光通信系统中，MIMO方法来增加传输容量是可行的，例如因为在多模光纤中的模式色散与无线传输介质中的多径延迟相类似。因此，可以调节光MIMO以利用多模光纤固有的高传输容量。然而，用于实现光MIMO的硬件尚未得到足够的开发。

发明内容

本文公开了具有经由多径光纤光学耦合的光发射器和光接收器的光通信系统的各种实施方式。光发射器通过将每个独立调制的分量选择性地耦合到多径光纤的相应的单个横模，向该多径光纤发射具有多个独立调制的分量的光横模复用(TMM)信号。该TMM信号在被该光接收器接收之前，在该多径光纤中经历模间混合。该光接收器处理接收到的TMM信号以对模间混合的影响进行逆转并且恢复由该独立调制的分量中的每个分量所携带的数据。

根据一个实施方式，提供了一种光通信系统，其具有：(A)支持多个横模的多径光纤，以及(B)光发射器，其耦合到该多径光纤的第一端并且被配置为发射具有N个独立调制的分量的光TMM信号，使得在该第一端该N个独立调制的分量中的每个分量对应于该多径光纤的相应的单个横模，其中N是大于1的整数。该光通信系统还具有光接收器，其耦合到多径光纤的第二端并且被配置为处理通过该多径光纤接收的该TMM信号以恢复由该N个独立调制的分量中的每个分量携带的数据。

根据另一个实施方式，提供了一种光发射器，其具有：(A)第一多个光纤；以及(B)布置在该第一多个光纤与多模光纤之间的光模耦合(OMC)模块。该多模光纤支持多个横模。该OMC模块处理从该第一多个光纤接收的光信号，以向该多模光纤中发射基于所接收到的光信号的光TMM信号。对于该第一多个光纤中的每个光纤，该OMC模块对从该光纤接收的相应光信号进行滤波，使得所得到的该TMM信号的光分量在该多模光纤的最近的末端对应于该多模光纤的相应的单个横模。

根据另一个实施方式，提供了一种用于生成光TMM信号的方法。该方法具有以下步骤：(A)将光束分为N个子光束，其中N是大于1的整数；(B)用数据调制该N个子光束中的每个子光束以产生N个独立调制的光信号；并且(C)在多径光纤的最近的末端，将该N个独立调制的光信号耦合到该多径光纤中，以产生该TMM信号的N个独立调制的分量。该多径光纤支持多个横模。该N个独立调制的光信号中的每个光信号耦合到该多径光纤中，使得所得到的该TMM信号的独立调制的分量在该多径光纤的最近的末端对应于该多径光纤的相应的单个横模。

附图说明

本专利或申请文件包括至少一个彩色附图。将由官方基于请求以及必要的费用支付来提供本专利或专利申请的具有彩色附图的副本。

通过例如下文的详细描述以及附图，本发明的各种实施方式的其他方案、特征和益处将更充分的显现，其中：

图1显示了可以在其中实施本发明的各种实施方式的光通信系统的框图；

图2A-H显示了根据本发明的各种实施方式可以在图1的系统中使用的光纤的横截面图；

图3A-B图示了根据本发明的一个实施方式可以在图1中所示的系统的节点中使用的光发射器；

图4A-B图示了根据本发明的一个实施方式可以在图3的发射器中使用的光模耦合(OMC)模块；

图5显示了根据本发明的另一个实施方式可以在图3的发射器中使用的OMC模块的框图；