[发明专利]一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统

说明书

本发明公开了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，通过在少模光纤模分复用系统传输链路中每隔一定的距离加入四个模式循环转换器，光纤中传输的任意一种模式的光信号都会在传输过程中完成四次转换，从而实现在每个通道中都有四种模式走过了相同的距离，使得每个通道间不存在因模式差异而导致的差分模式群时延和模式相关损耗，从而有效补偿模分复用系统链路中的信道损伤。无需预知少模光纤的差分模式群时延常数和模式相关损耗即可对模分复用系统损伤进行补偿，避免了复杂的实验测量过程，降低了接收端算法的复杂度，提高了系统传输容量，有利于少模光纤模分复用系统的实际应用。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统。

背景技术

随着互联网及其相关业务的飞速发展，人们对光纤通信容量的要求也在不断提高。光纤传输容量的提升必然伴随着光纤输入功率的增加，在高功率情形下，光纤的非线性效应影响不可忽视，因而存在香农极限，即单根单模光纤可传输的数据难以超过100Tb/s。所以人们开始寻找新的技术，以期能够进一步提高现有光纤通信系统的传输容量和提高频谱效率。光纤中空分复用技术是一种新型复用技术，通过利用传输信号在空间中的正交性进行相互独立的信息传输，从而实现了光纤通信系统容量成倍数的扩大。少模光纤中的模分复用技术则作为一种空分复用技术，是目前极具竞争力的扩容方案之一。

但是，在实际的少模光纤模分复用系统中，差分模群时延和模式相关损耗是两种重要损伤，进而劣化了信号接受质量并限制了系统传输距离。因此对模分复用系统中的损伤进行补偿很有必要。目前补偿方法主要有两大类：一是通过算法补偿，例如采用频域均衡算法，但对于多模传输系统来说，总体损伤非常大，导致接收端多进多出算法补偿复杂度和系统搭建成本仍然很高，在实际应用中有诸多不便；二是通过器件补偿，目前已经有低差分模群时延和低模式相关损耗的少模光纤被研制出来，但这种光纤需要特殊制造工艺，加工困难，同时光纤器件本身尺寸较大，不利于小型化、集成化的要求。因此，如何高性能、低成本、易加工地补偿模分复用系统损伤是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，由此解决现有的模分复用系统补偿方法复杂度高、成本高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种少模光纤模分复用信号四模式循环转换系统，包括：四个等距离插入在少模光纤中的模式循环转换器，使得所述系统每一信道最终输出的模分复用信号的模式与最初输入的模分复用信号保持一致；所述模式循环转换器包括依次连接的输入多模波导、TE模式转换器、偏振模式转换器、TM模式转换器和输出多模波导；

所述输入多模波导用于输入TE₀、TE₁、TM₀、TM₁四种模式的光信号；

所述TE模式转换器用于将所述输入多模波导输出的四种模式的光信号分别分成强度相等的两束光波，并对其中一束光波的相位进行调控后，与另一束光波合束，使得TE₀、TE₁模式的光信号分别转换为TE₁、TE₀模式，TM₀、TM₁模式的光信号保持不变；

所述偏振模式转换器用于将TE模式转换器输出的TE₁、TM₀模式的光信号分别转换为TM₀、TE₁模式，TE₀、TM₁模式的光信号保持不变；