[发明专利]一种少模全光放大方法、系统和少模光纤通信系统

权利要求书

1.一种少模全光放大方法，其特征在于：步骤具体如下：

步骤S1：将光信号的空间模式维度携带的信号转移到光信号的任意一种能够加载和传递信号的维度，输出一个单模光信号；具体步骤如下：

步骤S1.1：波长转换：利用少模光纤中的四波混频效应实现波长转换，将光信号的每个空间模式上所携带的信号转移到另外一个独立的波长上，使得不同的空间模式上的信号转移到不同波长的上；

步骤S1.2：模式转换：将每个波长上的光信号的空间模式转换为基模，输出一个波分复用的单模光信号；

步骤S2：将步骤S1输出的单模光信号输入到单模全光放大器中，输出放大后的单模光信号；具体步骤如下：

步骤S2.1：单模全光放大：利用单模掺铒光纤放大器对步骤S1输出的波分复用单模光信号进行全光放大；

步骤S2.2：增益均衡：根据不同空间模式在转换过程中的损耗差异，单模掺铒光纤放大器需要对不同波长光信号的增益进行调整，使得每个空间模式的增益相同；

步骤S3：将步骤S2输出的单模光信号中每一种能够加载和传递信号的维度携带的信号转移到空间模式维度；具体步骤如下：

步骤S3.1：模式转换；将不同波长上的光信号从基模转换到不同空间模式上；

步骤S3.2：波长转换；利用少模光纤中的四波混频效应实现波长转换，将光信号的不同波长上所携带的信号转移到同一个波长的不同空间模式上。

2.根据权利要求1所述的少模全光放大方法，其特征在于：步骤S1中，光信号的空间模式维度对应于沿光纤轴向传播的电磁波的横向电磁场分布，单模为最低阶的空间模式；所述任意一种能够加载和传递信号的维度为除空间模式外的维度，包括波长、时域、偏振。

3.根据权利要求1所述的少模全光放大方法，其特征在于：步骤S2中的单模全光放大器是指任一种能实现单模光信号全光放大或再生的仪器和系统，包括掺铒光纤放大器、基于受激拉曼散射的全光放大系统、基于四波混频效应的相敏放大系统。

4.一种利用权利要求1至3任一项所述少模全光放大方法的少模全光放大系统，其特征在于：包括输入模式转换模块、单模全光放大器、输出模式转换模块；输入模式转换模块的输出端连接单模全光放大器的输入端，单模全光放大器的输出端连接输出模式转换模块的输入端；

所述少模全光放大系统的工作过程为：

A1、通过所述输入模式转换模块获取光信号，并将光信号空间模式上所携带的信号转移到光信号的多个波长上，获得一个波分复用单模光信号；

A2、输入模式转换模块将波分复用单模光信号输入到所述单模全光放大器中，获得放大后的波分复用单模光信号并传输至所述输出模式转换模块；

A3、所述输出模式转换模块将波分复用单模光信号每个波长所携带的信号转移到一个对应的空间模式维度上。

5.根据权利要求4所述的少模全光放大系统，其特征在于：

在输入模式转换模块中，利用四波混频效应进行波长转换，通过模式转换将所有空间模式转换为基模，并输出一个波分复用的单模光信号；

所述单模全光放大器为单模掺铒光纤放大器，对波分复用信号进行全光放大，并且通过控制对不同波长的增益实现对于空间模式增益的均衡；

在输出模式转换模块中，将不同波长上的光信号从基模转换到不同的空间模式上，再通过波长转换将不同波长上所携带的信号转移到同一个波长上。

6.一种利用权利要求4或5所述少模全光放大系统的少模光纤通信系统，其特征在于：

通信系统包括依次连接的发射机阵列、模分复用器、设置有少模全光放大系统的少模光纤链路、模分解复用器、接收机阵列；发射机阵列中有N个发射机，接收机阵列中有N个接收机；即发射机阵列发出的N个基模光信号通过模分复用器将信号加载到少模光纤的N个空间模式上，进入到少模光纤链路中传输；根据光信号在少模光纤中的损耗，每传输一段距离就需要部署一个少模全光放大系统；接收端通过模分解复用器将少模光纤中传输的N个空间模式转化为N个单模信号，然后输入到接收机中实现信号的解复用和接收。

7.根据权利要求6所述的少模光纤通信系统，其特征在于：所述N个发射机，每个发射机输出的光信号都通过模分复用器将信号转移到少模光纤的一个空间模式上。