[发明专利]一种基于模间四波混频的少模多信道全光噪声抑制装置

说明书

本发明提供了一种基于模间四波混频的少模多信道全光噪声抑制装置，包括汇聚耦合单元，以及分别与所述汇聚耦合单元连接的泵浦预处理单元、若干个信号预处理单元和少模再生单元。与现有多信道全光再生装置相比，本发明将所支持的再生信号从传统的基模光纤基模信号扩展到少模光纤中的高阶模信号，并通过共享连续泵浦光的方式，实现了多信道高阶模信号的同时再生。本发明克服了传统全光噪声抑制方案无法支持少模通信系统的技术问题，并可同时消除确定性噪声和随机噪声引起的信号劣化，提供多信道处理能力，降低少模通信系统中信号处理成本和复杂度。

技术领域

本发明涉及光信号处理领域，具体涉及一种基于模间四波混频的少模多信道全光噪声抑制装置。

背景技术

伴随着基模传输系统容量逐渐逼近，空分复用传输技术成为提高系统容量的主要手段。其中，利用少模光纤提供的多种模式共传技术，可以成倍提高单根光纤的总传输速率，因此得到国内外光通信科研团队的广泛研究。但该空分复用传输方式也带来了与模式相关的新型噪声，例如模式色散、模式损耗、模式非线性等因素劣化信号传输性能。针对该类噪声问题，目前主要在系统接收端通过光电变换后，在电域采用数字信号处理算法(DSP)方式进行劣化补偿，恢复信号质量。该方法可以在一定程度上消除确定性噪声对信号畸变的影响，但对于随机性噪声，例如，放大器引入的自发辐射噪声(ASE)则无补偿能力。同时电域处理方案存在电子瓶颈限制，制约了系统容量的进一步提升。因此需要提出一种在光域直接提高信号质量的全光噪声抑制方案，同时处理由确定性噪声和随机噪声引起的信号劣化问题。利用光学器件的非线性效应已可实现全光噪声抑制，能够完成多路信号质量的同时提升，但传统的全光噪声抑制方案主要针对基模通信系统设计，其非线性介质、噪声抑制原理只在基模光纤中才能适用，无法支持少模传输系统，因此必须针对少模光传输网络提出新型噪声抑制方案。在少模通信系统中，多路信号光以不同模式方式在少模光纤中并行传输，这要求新型再生方案必须支持多路信号的同时再生，以减少信号处理成本和系统复杂程度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于模间四波混频的少模多信道全光噪声抑制装置，以克服传统全光噪声抑制方案无法支持少模通信系统的技术问题，并可同时消除确定性噪声和随机噪声引起的信号劣化，提供多信道处理能力，降低少模通信系统中信号处理成本和复杂度。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种基于模间四波混频的少模多信道全光噪声抑制装置，包括汇聚耦合单元，以及分别与所述汇聚耦合单元通过自由空间耦合的泵浦预处理单元、若干个信号预处理单元和少模再生单元；

所述泵浦预处理单元用于对连续泵浦光进行偏振、功率和模式控制，产生高功率再生基模泵浦光，并将产生的高功率再生基模泵浦光传输至汇聚耦合单元；

每个所述信号预处理单元用于对注入的劣化信号进行偏振态和模式的调控，产生多路高阶劣化信号，并将多路高阶劣化信号传输至汇聚耦合单元，且所述信号预处理单元的数量与劣化信号的路数保持一致；

所述汇聚耦合单元用于对同时接收的高功率再生基模泵浦光与多路劣化信号进行空间耦合对准处理，并将经对准处理后的高功率再生基模泵浦光与多路劣化信号传输至少模再生单元；

所述少模再生单元用于对多路劣化信号和高功率再生基模泵浦光进行模间四波混频处理，获得多路再生信号。

进一步地，所述泵浦处理单元包括依次连接的泵浦激光器、第一偏振控制器、高功率放大器以及第一模式转换子单元，其中：

所述泵浦激光器、第一偏振控制器、高功率放大器以及第一模式转换的输入端均由基模光纤互联，所述第一模式转换子单元的输出端为自由空间输出。

再进一步地，所述泵浦激光器用于产生指定波长的基模连续光，并将产生的基模连续光传输至第一偏振控制器；