[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

说明书

本发明涉及光纤通信系统领域，提供一种少模全光放大方法、系统和少模光纤通信系统。方法步骤如下：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；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；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。本发明将单模全光放大器用于实现少模放大，适用于任何能在少模光纤中稳定传输的空间模式的全光放大，有效解决目前少模掺铒光纤放大器支持的模式数目少、模式相关增益控制难等问题。

技术领域

本发明涉及光纤通信系统领域，具体涉及一种少模全光放大方法、系统和少模光纤通信系统。

背景技术

随着智能设备、宽带业务以及云服务的普及，网络流量呈爆炸式增长，对光纤通信系统传输容量的要求越来越高，而单模光纤通信系统的传输容量已经逼近理论极限。基于模分复用技术的少模光纤通信系统可以在每个空间模式上调制信号，使得通信系统的传输容量获得极大的提升。因此，基于模分复用技术的少模光纤通信系统获得了广泛的关注和研究。

由于光纤的非理想特性，光信号在光纤中传输的过程中会逐渐衰减，当光功率衰减到一定程度之后，接收端就无法实现信号的无误码接收，因此光信号在光纤中传输一段距离之后，必须使用中继放大器进行信号放大，为了尽可能降低系统成本，中继放大器以全光放大器为最佳。现有的可用于少模光纤通信系统的中继全光放大器主要是少模掺铒光纤放大器。随着少模光纤中能支持传输的空间模式数目越来越多，少模掺铒光纤的制备难度越来越高，使得少模掺铒光纤放大器的制备难度和成本大大提升。此外，不同空间模式的模场分布不同，因此在少模掺铒光纤放大器中获得的增益不同，导致少模掺铒光纤放大器的模式相关增益难以控制。可见现有技术存在支持的模式数目少、模式相关增益控制难的缺陷。所以一种可以实现少模全光放大并且不会因空间模式数目增加而导致制备难度和成本大大提升的少模全光放大方法、放大系统和通信系统是迫切需要的。经过几十年的发展，单模全光放大器的技术已经十分成熟了，如单模掺铒光纤放大器、基于四波混频效应的相位敏感放大器等单模全光放大器在性能指标和设计制作成本等方面都做到了很好的结果。

中国发明专利公开号CN106411452B(公开日为2017年02月15日)，公开了一种一种基于混合模式复用的光通信系统，具体为基于混合模式复用的光通信方法及装置，所述方法包括以下步骤：光信号调制单元在基带数据信号的调制下产生单波长基模调制输出光信号；然后形成混合模式复用光信号；混合模式复用光信号在传输介质中传输，产生混合模式复用输出光信号；混合模式复用输出光信号形成单波长信道或波分复用多信道基模输出光信号；波分复用多信道基模输出光信号形成多路单波长信道基模输出光信号；各单波长信道基模输出光信号经过光信号解调单元，输出传输的数据信息。该发明充分利用自由空间或通信传输少模光纤的模式资源，可以最大程度地提升模式利用效率，进而增加光通信系统的传输容量和传输性能，但是未能解决光信号在光纤中传输的过程中逐渐衰减的问题。

发明内容

本发明的目的针对现有技术支持的模式数目少、模式相关增益控制难的缺陷，为了实现上述目的，本发明提供了一种使用单模全光放大器的少模全光放大方法、放大系统和通信系统。

一种少模全光放大方法，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；

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；

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。

作为优选方案，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。