[发明专利]用于自由空间光通信的光环形器

说明书

自由空间光通信系统使用光环行器以无色的方式发送和接收光信号。该系统安装光环行器，其中在端口1处有单模(SM)光纤，在端口2处有双包层(DC)光纤，在端口3处有多模(MM)光纤。该系统将第一光信号注入到SM光纤的纤芯中。然后，该系统使用光环行器，将端口1处的第一光信号经由端口2路由到DC光纤的SM纤芯中。此外，该系统将第二光信号注入DC光纤的第一包层中。然后，该系统使用光环行器，将端口2处的第二光信号经由端口3路由到MM光纤中。

相关申请的交叉引用

本申请是2016年10月11日提交的美国专利申请第15/290，153号的延续，其公开内容通过引用结合于此。

背景技术

自由空间光通信(free space optical communication，FSOC)链路用于通过终端之间的自由空间发送信息。光发射器和光接收器被对准，以便为待发送和待接收的数据建立视线连接。通常，使用诸如光纤放大器的光纤组件。因此，必须在分离(例如，相当远距离)的两个光纤末梢之间建立光学对准。在这样的FSOC系统中，可以要求从单模(single mode，SM)光纤发送光束，使得光信号能够以高斯光束传播，以确保在远端的聚焦性。可以要求高度的指向准确性以确保光束将被接收。

发明内容

提供了一种方法和系统，以用于以无色的方式在SM光纤中发送光信号，并且在多模(multimode，MM)光纤中接收光信号。光束可以被接收到具有比SM光纤更大直径的MM光纤中，以使得在视线仍然建立的同时可以放宽指向准确性。此外，发送光学器件和接收光学器件是无色的。因此，(多个)发送波长和接收波长不需要预先确定。就这点而言，网络具有重新配置波长分配的灵活性，并且光学器件不需要在自由空间中对准。

系统可以包括具有第一端口、第二端口和第三端口的光环行器。第一光纤耦合到光环行器的第一端口，第二光纤耦合到光环行器的第二端口，并且第三光纤耦合到光环行器的第三端口。光环行器适用于在耦合光纤中的至少两条耦合光纤之间路由光信号。例如，第一光纤可以是SM光纤，第二光纤可以是DC(double clad，双包层)光纤，并且第三光纤可以是MM光纤。光环行器可以适用于将光信号从SM光纤路由到DC光纤，并且还可以适用于将光信号从DC光纤路由到MM光纤。DC光纤可以被配置为通过自由空间发送和接收光信号，并且可以被耦合到用于接收光信号的准直器。在一些示例中，一个或多个发射器被耦合到SM光纤，并且一个或多个接收器被耦合到MM光纤，其中系统被配置为使用第一信道发送光信号，并且同时使用第二信道接收光信号。一个或多个发射器可以包括可调谐发射器，或者它们可以被输入到单模波分复用器。可调谐滤波器可以被耦合在MM光纤和一个或多个接收器之间。一个或多个接收器可以包括通过多模波分复用器耦合到MM光纤的多个接收器。该系统可能对波长不敏感，并且需要预先确定波长以用于与其他FSOC系统通信。

本公开的另一方面提供了一种平台，包括一个或多个FSOC系统，每个FSOC系统包括具有第一端口、第二端口和第三端口的光环行器，其中光环行器对波长不敏感，单模光纤被耦合到光环行器的第一端口，双包层光纤被耦合到光环行器的第二端口，并且多模光纤被耦合到光环行器的第三端口，其中光环行器适用于将光信号从单模光纤路由到双包层光纤，并且其中光环行器还适用于将光信号从双包层光纤路由到多模光纤。该平台可以是，例如移动平台。该平台还可以包括与控制系统通信的控制单元，该控制单元可以适用于调整平台的位置和/或提供指令，该指令识别哪个信道用于发送光信号和哪个信道用于接收光信号。