[发明专利]一种降低信道串扰的方法及系统

说明书

本发明公开了一种降低信道串扰的方法,包括以下步骤：(1)产生不同模式组涡旋光；(2)每个模式组中选择一种涡旋光参与模式组复用；(3)采用轨道角动量(OAM)光纤传输复用后的信号；(4)解调模式组复用。本发明还公开了一种降低信道串扰的系统。本发明采用模式组复用方法提高信道间的隔离度，降低信道间能量相互耦合的概率；采用OAM光纤传输复用的涡旋光模式组，增加涡旋光信道的数量和降低涡旋光信道间串扰，降低传输损耗，促进空分复用的涡旋光远距离传输；采用模式组解调方法，同时解调模式组中任意一种涡旋光，提高模式组的解调能力；采用系统方案，实现大于100公里的5种模式组复用的离涡旋光传输。

技术领域

本发明涉及一种信号传输的方法和系统，尤其涉及一种降低信道串扰的方法及系统。

背景技术

近年来，随着大数据、云计算、人工智能和第五代通信技术的发展，现存的通信信道容量不再能满足新技术对信道容量爆炸式增长的需求。如果没有新的扩展信道容量的方法，那么信道在不久的将来必将遭遇其容量瓶颈。为了提高信道容量和频谱效率，在传统的光学物理领域，相位、偏振、时间、幅度、波长和频率等物理量已经被广泛地调查和研究。通过采用波分复用、时分复用，频分复用和偏振复用等方法，信道容量已经被显著地提高。同时，无载波调制、相移键控、脉冲幅度调制和正交幅度调制等先进的调制技术也已经被广泛研究和应用于提高信道频谱效率的方案中。在自由空间通信和光纤通信等领域，模式和空间被认为是物理领域仅存的还没有被充分研究和开发的领域。

在光通信领域，大量的研究表明携带轨道角动量(OAM)的涡旋光具有巨大的潜力改善信道容量和频谱效率，因而基于OAM的涡旋光通信技术吸引了越来越多人的注意力，并逐渐成为光通信领域的研究热点。理论上，携带不同拓扑电荷的涡旋光是彼此相互正交的，且其值在理论上是无穷大的。因此，携带OAM的涡旋光为光通信复用技术的发展提供了一个新的复用领域，通过复用OAM模式可实现空分复用。根据上述分析，SDM技术与其它复用技术一样都具有改善信道容量和频谱效率的较大潜力。

然而，涡旋光信道间严重的信道串扰问题严重地制约了涡旋光远距离通信技术的发展和产业化。王安东等人提出一种利用低密度奇偶校验码的方法和少模光纤方法，降低信道间串扰，增加光纤传输距离。朱龙等人提出一种利用波分复用和OAM复用相结合的方法和具有较高模式组分离度的OAM光纤方法，实现了18公里的低串扰传输。陈思等人提出一种利用多输入多输出信道均衡方法，降低涡旋光信道间串扰。

然而，由于受信道串扰影响，上述内容仅仅实现涡旋光在光纤中近距离的传输，不能满足现在光纤通信远距离传输的需求。因此，如何利用OAM空分复用实现涡旋光在光纤信道中低串扰和远距离传输，尚存在诸多难点和挑战。

而且，目前涡旋光通信系统中，普遍采用OAM模式，不区分模式组内或模式组间的涡旋光空分复用方法和支持较少OAM模式的少模光纤，造成OAM间串扰较高和支持的OAM模式数量较少等问题，严重制约涡旋光通信技术的发展和产业化。

发明内容

发明目的：

本发明的第一目的提供一种降低信道串扰的方法，解决模式组内的串扰非常严重、传输距离近的问题。

本发明的第二目的提供一种降低信道串扰的系统，解决模式组内的串扰非常严重、传输距离近的问题。

技术方案：本发明所述的降低信道串扰的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)产生N组不同模式组涡旋光，N≥2；

(2)每个模式组中选择一种涡旋光参与模式组复用；

(3)采用轨道角动量OAM光纤传输复用后的信号；

(4)解调模式组复用。

步骤(1)通过空间光调制器加载不同拓扑电荷l的螺旋相位图，产生相应的N组涡旋光；每组轨道角动量或涡旋光模式组中包含两种具有相反螺旋相位的涡旋光|l|和-|l|。