[发明专利]基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统

说明书

本发明公开了一种基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，包括正向信号发射单元、反向信号发射单元、正向信号复制单元、反向信号复制单元、双向传输链路单元、第一相位敏感放大器、第二相位敏感放大器、正向信号接收单元以及反向信号接收单元；双向传输链路单元包括依次连接的第一光环形器、单模光纤以及第二光环形器；本发明能够抑制后向瑞利散射噪声，提升同频单纤双向传输系统的信噪比，实现长距离的同频单纤双向传输，从而提高光纤通信系统的频谱效率和光纤资源的利用率。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统。

背景技术

随着5G通讯、人工智能、超高清视频等大规模数据应用的蓬勃发展，光纤通信系统需要更高的传输容量来保障日益增长的业务流量需求。由于光纤非线性效应，单纯增加光纤通信系统的入纤光功率无法进一步提高系统信噪比，严重制约了光纤通信的容量提升。传统的单纤单向光纤通信系统逐渐显现出容量瓶颈。

在单根光纤中实现同频双向传输是突破当前光纤通信系统容量的一种有效途径。同频单纤双向传输是指在一根光纤的两个方向上传输信息，并且两个传输方向上的光信号占用相同的频谱。相比于单纤单向传输系统，同频单纤双向传输系统可以在不增加现有光纤铺设数量的情况下提高频谱效率，实现光纤通信系统容量的提升。同频单纤双向传输系统中，由于光纤存在后向瑞利散射效应，一个传输方向上的后向瑞利散射光会对另一个传输方向上的信号造成信噪比损伤。这种后向瑞利散射导致的信噪比损伤随着传输距离的增加变得更加严重，限制了同频单纤双向传输系统的传输距离和速率，是实现长距离同频单纤双向传输的最大障碍。

现有的长距离单纤双向传输技术中，为了解决后向瑞利散射的问题，多是采用双向信号波长完全错开的方案，包括波长交叉错开方案(interleaved scheme)和波段交叉错开方案(band-separated scheme)。这些方案多是以牺牲频谱频率为代价，不是真正意义上的同频单纤双向传输，不能满足光纤通信系统容量增长的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，能够抑制后向瑞利散射噪声，提升同频单纤双向传输系统的信噪比，实现长距离的同频单纤双向传输，从而提高光纤通信系统的频谱效率和光纤资源的利用率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于相位敏感放大的同频单纤双向传输系统，包括正向信号发射单元、反向信号发射单元、正向信号复制单元、反向信号复制单元、双向传输链路单元、第一相位敏感放大器、第二相位敏感放大器、正向信号接收单元以及反向信号接收单元；

双向传输链路单元包括依次连接的第一光环形器、单模光纤以及第二光环形器；

正向信号发射单元和反向信号发射单元用于产生经过数据调制的光信号；

正向信号复制单元和反向信号复制单元包括非线性光学元件，用于将输入的光信号与一束泵浦激光进行非线性混频，产生与输入的光信号相位共轭的副本；

双向传输链路单元用于传输光信号；

第一相位敏感放大器和第二相位敏感放大器用于对光信号进行相干放大，对后向瑞利散射噪声进行非相干放大；

正向信号接收单元和反向信号接收单元用于对经过相位敏感放大器的光信号进行相干探测后转换为电信号，进行数字信号处理恢复出调制信号。