[发明专利]功率受限的光学通信系统中的空分复用

说明书

SDM光学传送系统(100)可配置成增大数据容量超过非SDM光学传送系统的数据容量，同时保持功率消耗在现有非SDM光学传送系统的功率消耗或低于该功率消耗。为实现性能中的此种改进而不增大功率消耗，可通过降低系统带宽，降低和/或变更用于过滤的设备，降低光学放大器间距，降低操作功率放大器的功率消耗等来构建示例SDM光学传送。以这种方式，甚至在可严格限制可用功率的情况下，可实现增大的数据传送性能。

技术领域

本公开内容涉及光学通信系统，并且更具体地说，涉及功率受限的光学通信系统中的空分复用。

背景技术

在波分复用(WDM)光学通信系统中，单根光纤可用来携带多个光学信号。多个光学信号被复用以形成复用信号或WDM信号，其中多个信号的每个信号被调制在单独信道上。每个信道可处在关联波长，其与邻近信道分隔例如根据由国际电信联盟(TIU)确立的信道规划的定义的信道间距。可在系统上传送的波长的范围称为系统带宽。系统可利用其系统带宽来携带以预期调制格式和比特率的预期数量的信道。

为满足光学传送系统中对传送容量的增大需求，使用了多种技术来增大谱效率。多级调制技术和相干接收器例如已用来允许增大的传送速率和减小的信道间距，由此提高了WDM系统中每个信道的谱效率(SE)。在诸如正交幅度调制(QAM)格式的多级调制格式中，在单个传送的符号上编码多个数据比特。

虽然使用多级调制格式可增大谱效率和传送容量，但此类格式可要求增大的信噪比(SNR)。以高SNR操作要求高光学信道输出功率和高放大器泵浦功率，尤其是用于宽的系统带宽。输送要求的高功率级能够带来显著的技术和经济挑战，特别是在其中用于整个缆线的电功率必须沿缆线传输的海底系统中。在此情形中，用来实现增大性能的能力可受到有限的可用功率量阻碍。

用来增大谱效率的一个可能途径是要实现空分复用(SDM)。在SDM系统中，可使用例如多芯或多模式光纤的多维光纤，并且可将WDM信号分隔到光纤的每个维度上。例如，在SDM系统中，可分隔并在多芯光纤的每个芯上传送信号，而不是在单芯光纤上传送WDM信号。

不幸地，在长距离SDM系统中，必须放大传送光纤的每个维度，例如，每个芯。用来泵浦(pump)多维光纤的每个维度所要求的光学泵浦功率可在功率受限的系统中是不可用的。

附图说明

应参考下面详细描述，该描述应结合下面附图阅读，附图中相似的数字表示相似的部分：

图1图示与本公开一致的示例空分复用(SDM)光学传送系统；

图2是衰减对带宽的绘图,其图示与本公开一致的在与增益平坦滤波器(GFF)关联的衰减与带宽之间的示例关系的；

图3包含百分比容量和空间维度增大对系统带宽的绘图，其图示在与本公开一致的SDM光学传送系统中降低系统带宽如何增大容量的示例；

图4包含总SNR对掺杂铒光纤放大器(EDFA)功率的绘图，其图示在与本公开一致的SDM光学传送系统中减小光学放大器间距如何减小功率消耗的示例；

图5包含容量红利(capacity bonus)对跨越长度的绘图，其图示在与本公开一致的SDM光学传送系统中减小光学放大器间距如何增大容量的示例；

图6A包含总SNR对在功率与最佳功率之间差别(P-Popt)的绘图，其图示与最佳系统功率相比，在与本公开一致的SDM系统中可如何降低每空间维度的功率以提供功率节约以支持空间维度的示例；

图6B包含非线性惩罚对在功率与最佳功率之间差别(P-Popt)的绘图，其图示在与本公开一致的SDM系统中可如何降低非线性惩罚以提供功率节约以支持空间维度的示例；