[发明专利]基于模分复用的单纤双向传输系统

说明书

技术领域

本申请涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种基于模分复用的单纤双向传输系统。 

背景技术

随着视频会议等需求的增加，人们对光纤通信带宽的要求也日益增加。频谱效率是衡量通信容量的重要标准，传输距离也随着掺铒光纤放大器EDFA的成功商业应用而得到巨大的飞跃。但是一个个通信容量记录被刷新的光环下，也隐藏这一些潜在的问题—非线性的抑制、单纤单向传输的效率、传输成本等。 

单纤双向传输技术很早就被人提出，但是由于瑞利后向散射等噪声的影响、双向EDFA研究的滞后等原因，现在的光纤通信系统主要还是单纤单向传输。这种情况下，两地之间至少使用两根光纤进行通信，光纤链路上的光器件也不可避免的冗余配置。现在虽有解决该问题的单线双向传输方案被提出，但多是以牺牲频谱效率为代价。这既不利于节省成本，也不符合绿色通信的趋势，还不能满足公众对通信带宽日益增长的要求。因此能够支持单纤双向传输的新的传输技术与传输介质成为了光传输系统的研究重点与难点。 

发明内容

本发明的目的在于提供基于模分复用的单纤双向传输系统，能够克服瑞利后向散射效应，实现单纤双向传输，提高了光纤和波长资源利用效率。 

一种基于模分复用的单纤双向传输系统，包括依次通过单模光纤连接的第一光信号输入单元、第一光光信号输出单元、模分复用和解复用单元、第二光信号输入单元和第二光信号输出单元；模分复用和解复用单元包括 通过少模光纤连接的第一和第二模式复用器； 

第一光信号输入单元用于产生偏振复用光信号；第一模式复用器用于将偏振复用光信号耦合到少模光纤的模场中，完成模分复用，并通过少模光纤将模场携带的偏振复用光信号传送给第二模式复用器；第二模式复用器用于将接收到的偏振复用光信号耦合到单模光纤中，并通过单模光纤传送给第一光信号输出单元；第一光信号输出单元用于对接收到的光信号进行偏振分集、混频和平衡探测后转换为电信号，再将电信号由模拟信号转换为数字信号，并传送给外部处理器； 

第二光信号输入单元用于产生偏振复用光信号；第二模式复用器用于将偏振复用光信号耦合到少模光纤的模场中，完成模分复用，并通过少模光纤将模场携带的偏振复用光信号传送给第一模式复用器；第一模式复用器用于将接收到的偏振复用光信号耦合到单模光纤中，并通过单模光纤传送给第二光信号输出单元；第二光信号输出单元用于对接收到的光信号进行偏振分集、混频和平衡探测后转换为电信号，再将电信号由模拟信号转换为数字信号，并传送给外部处理器。 

所述少模光纤的模式数为2～6。 

所述第一和第二光信号输入单元包括依次通过单模光纤连接的一个光载波输入单元、多个光信号调制单元和一个波分复用单元；第一和第二光信号输出单元包括通过单模光纤连接的一个波分解复用单元和多个相干接收单元；或者所述第一和第二光信号输入单元包括通过单模光纤连接的一个光载波输入单元和一个光信号调制单元；第一和第二光信号输出单元包括通过单模光纤连接的一个波分解复用单元和一个相干接收单元。 

所述光信号调制单元包括第一偏振分离器PBS、第一马赫哲德调制模块、第二马赫哲德调制模块和偏振耦合器PBC；第一偏振分离器PBS的输入端通过单模光纤连接第一或第二光载波输入单元；第一偏振分离器PBS的输出端通过单模光纤分别连接第一和第二马赫哲德调制模块的输入端，第 一和第二马赫哲德调制模块的输出端通过单模光纤连接偏振耦合器PBC。 

所述光载波输入单元包括多波长激光器阵列或单波长激光器。 

所述波分复用单元和波分解复用单元均采用阵列波导光栅。 

所述相干接收单元包括依次通过单模光纤连接的本振光激光器、偏振分集模块、光混频模块、平衡探测模块和模数转换模块。 

本发明提供的基于模分复用的单纤双向传输系统能够克服瑞利后向散射、提高频谱利用率，进而提高通信容量，实现单纤双向传输。具体优点如下： 

1、单根少模光纤可以同时进行双向传输，节约了工程成本，提高了光纤和波长资源利用效率。 

2、光纤两端的用户可以相同的波长传输，同时瑞利后向散射不会影响传输性能，这样不受标准单模光纤单向双向传输的频谱效率的限制。 

3、完全兼容现有密集波分复用光纤传输系统及OTDM等光纤传输系统，适用范围广。 

4、若是光纤两端的用户以相同的波长（不同模分）传输，可以根据实际情况，省去相干接收单元中的本振光源，本振光源可直接由该端用户的光载波输入单元中的多波长激光器阵列提供，进一步节约成本。 

附图说明