[发明专利]光MIMO处理

说明书

技术领域

本文件涉及光通信系统。特别地，本文件涉及一种用于在多模光纤(MMF)处的多输入多输出(MIMO)处理的光信号处理器。

背景技术

多吉比特/秒的光传输系统已经提出，其借助于移动到多模光纤(MMF)和借助于通过该MMF的不同空间模式(可能以及不同的偏振模式)来传送不同的数据信道，以倍增通过光纤(在给定的频谱内)所传送的容量(比特/秒)。换句话说，通过多模光纤(MMF)的模分复用(MDM)作为克服标准单模光纤(SMF)的容量限制的选项之一而被研究。

为了实现通过MMF的MDM，必须提供光传输系统的各种子系统，诸如光MMF放大器和空间模式复用器/解复用器(SM DE/MUX)以及MIMO处理器。本文件描述了各种架构，这些架构可以被用来提供有效率的光信号处理器，以实施通过MMF通信系统的光MDM的所要求的子系统中的一些子系统或者所有子系统。

发明内容

根据一个方面，描述了一种光处理系统，例如光多输入多输出(MIMO)处理系统。该光处理系统可以与被适配为运载多个光(空间和/或偏振)模式的多模光纤结合使用。为了这个目的，该光处理系统可以包括在该光处理系统的第一端处的通向多模光纤的接口。此外，该光处理系统可以包括在该光处理系统的第一端处的M个第一单模波导，M>2(例如，M>3或4或5或6或7或8或9)。该M个第一波导可以被耦合到通向该多模光纤的该接口。这些第一波导分别被适配为运载M个第一光信号。此外，该光处理系统包括在该光处理系统的第二端处的N个第二单模波导，N>1(例如，N>2或3或4或5或6或7或8或9)。这些第二波导分别被适配为运载N个第二光信号，其中该N个第二光信号关联于由该多模光纤所运载的N个(空间和/或偏振)模式。M可以大于或等于N。

此外，该光处理系统包括被适配为将这些第一光信号变换为这些第二光信号的光处理核心。为了这个目的，该光处理核心可以包括多个光处理组件(也被称为光处理单元)，它们被适配为操控在该光处理核心内由一个或多个波导所运载的光信号。特别地，该光处理核心可以包括用于将该M个第一光信号中的一些光信号或所有光信号(例如，每个光信号)相互耦合的多个光耦合器，从而该N个第二光信号中的至少一个光信号(例如，所有光信号)包括来自该M个第一光信号中的一些光信号或所有光信号的贡献，例如该N个第二光信号中的至少一个光信号或所有光信号是该M个第一光信号中的所有光信号的线性组合。为了这个目的，光耦合器可以由两个光波导穿过并且该光耦合器可以使用定义了两个光波导之间的耦合程度的旋转值θ。该光处理核心可以包括足够的光耦合器来实施传递矩阵。

总体上，该光处理核心可以被适配为或者已经被设计为，例如使用传递矩阵H，相比该M个第一光信号之间的相关性，而减小该N个第二光信号之间的相关性。该相关性可以涉及沿着时间线在至少两个光信号之间的相关性。该M个第一光信号和该N个第二光信号可以分别可表示为M个第一数字信号和N个第二数字信号。变换矩阵H，即该光处理核心，可以确保该N个第二数字信号中的所有对之间的相关性相比该M个第一数字信号中的所有对之间的相关性更低。在这种背景下，相关性可以被确定为在预定时间段上的两个数字信号的相乘样本的(移动)平均。

该光处理核心可以包括一个或多个光处理级。该一个或多个光处理级由多个单模级波导穿过。该多个级波导耦合到在该光处理级的第一端处的M个第一波导中的至少三个波导。在一个优选的实施例中，该多个级波导(间接)耦合到在该光处理级的第一端处的该M个第一波导中的所有波导。这意味着光处理级可以处理从该M个第一光信号中的所有光信号所得出的一个或多个光信号。

此外，该多个级波导耦合到在该光处理级的第二端处的N个第二波导中的至少一个波导。这意味着光处理级提供了对该N个第二光信号中的至少一个光信号有贡献的光信号。

该光处理级可以包括移相器和光耦合器中的一个或多个。移相器通常被应用到该多个级波导中的至少一个级波导，并且该移相器被适配为：将该多个级波导中的一个级波导上的光信号的相位移动相位值(在本文件中也称为Φ)。光耦合器通常被应用到该多个级波导中的两个级波导。该光耦合器被适配为：在该耦合器的第一端处使用旋转值θ来混合该多个级波导中的两个级波导上的两个输入光信号，以在该耦合器的第二端处提供该多个级波导中的两个级波导上的两个耦合的光信号。该光耦合器的功能可以被描述为如下：如果该两个输入光信号和该两个耦合的光信号被考虑为形成笛卡尔坐标系的x和y轴，则该光耦合器被适配为执行将该两个输入光信号旋转该旋转值θ，以产生该两个耦合的光信号。