基于模分复用的单纤双向传输系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于模分复用的单纤双向传输系统，主要包括两光信号输入单元、两光信号输出单元和模分复用和解复用单元；模分复用和解复用单元包括通过少模光纤连接的两模式复用器；信号输入单元产生偏振复用光信号；模式复用器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另一模式复用器；另一模式复用器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光信号输出单元；光信号输出单元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，再转换为数字信号。本发明专利技术通过少模光纤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。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及光纤通信
，具体涉及一种基于模分复用的单纤双向传输系统。
技术介绍
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一非线性的抑制、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。
技术实现思路
本专利技术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；第一光信号输入单兀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兀；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。本专利技术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。附图说明图1为本专利技术单纤双向传输系统整体结构图。图2为本专利技术单纤双向传输系统实施例一的结构示意图，图2 (a)为本专利技术实施例整体结构图，图2 (b)为本专利技术实施例光信号调制单元的结构图，图2 (c)为本专利技术实施例的相干接收单元结构图。图3为本专利技术单纤双向传输系统实施例二的结构示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。少模光纤是近年来提出的新型光纤，具有非线性阈值高、模间串扰小等一系列优点，因此被通信界寄予厚望。随着光纤制作工艺水平的不断提高，少模光纤的性价比会逐渐接近并超越单模光纤。以模分复用为代表的空间复用技术，能够完全兼容现有的WDM、TDM、OFDM.CDMA等一系列通信复用方式，成倍的提高通信容量。另外，随着光纤通信系统速率从IOG升级到40G，乃至100G，光纤链路中的色度色散、偏振模色散、非线性效应、相位噪声等因素极大限制了无中继传输距离和高速网络应用。为了进一步提高传输容量和传输距离，传统的直接检测接收方式逐步被具有强大数字信号处理功能的光数字相干检测技术取代。由于光数字相干接收方式，可以支持高级调制格式，充分利用光的振幅、相位、偏振等信息，从而可以继续提高提高频谱利用率，进而提升光纤的传输容量。同时，数字相干接收通过将光信号和本振光混合，可以提高系统接收机灵敏度。而且可以利用成熟的数字信号处理(DSP)算法，在电域补偿光信号传输后的损伤。因此，融合相干通信技术与少模光纤的单纤双向传输系统是进行单纤双向传输的强有力候选者。基于上述思路，本专利技术提出了一种基于模分复用的单纤双向传输系统，参见图1，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；第一光信号输入单兀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；第二光信号输入单兀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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。...

【技术特征摘要】
1.一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； 第一光信号输入单兀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。2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述少模光纤的模式数为2 6。3.根据权利要求1所述的基于模分复用的单纤双向传输系统，其特征在于，所述第一和第二光信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：付松年，渠振，张敏明，唐明，沈平，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：