[发明专利]一种同频单纤双向系统的后向散射噪声抑制光器件

说明书

本发明涉及光纤通信技术领域，涉及一种同频单纤双向系统的后向散射噪声抑制光器件。正向信号输入单元产生正向传输的光信号，正向传输的光信号通过第一环形器进入信号传输单元，信号传输单元通过第二环形器进入正向波分解复用单元，然后进入正向带内噪声抑制光模块，进行正向信号带内噪声抑制，最后进入正向信号输出单元；反向信号输入单元产生反向传输的光信号，反向传输的光信号通过第二环形器进入信号传输单元，信号传输单元通过第一环形器进入反向波分解复用单元，反向带内噪声抑制光模块，进行反向信号带内噪声抑制，最后进入反向信号输出单元。本发明能够抑制带内的后向瑞利散射噪声，提升信号的信噪比，从而能实现同频单纤双向系统传输。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，更具体地，涉及一种同频单纤双向系统的后向散射噪声抑制光器件。

背景技术

随着5G技术、物联网等新型网络形态的出现，高清电视、可穿戴设备等终端形态的升级，视频会议、人机交互等新型交流方式的需求，各类互联网产业迅速发展，主干网络中的数据流量呈指数式急速增长，人们对通信系统的带宽和容量的需求越来越大。现有的单纤单向光通信系统已经能实现通信容量的不断突破，然而，要实现两地之间的交互通信，至少需要两套的单纤单向光通信系统，光纤链路上的放大器、中继器等光器件的增加不可避免地增大了系统的成本。

同频单纤双向光通信系统能够在同一根光纤上实现两地的通信，能够实现频谱效率的翻倍，同时相应地能减少光纤链路上光器件的数量，大大地节约了传输成本。但现有单纤双向方案中，后向瑞利散射影响较大。瑞利散射，是由于在制造过程中光纤密度的随机涨落引起折射率的局部起伏，使得光向各个方向散射。因此，后向瑞利散射具有一定的随机性。在同频单纤双向系统中，反向传输信号的后向瑞利散射噪声将会与正向传输信号叠加，导致光信噪比（OSNR）的严重劣化。根据相关文献，后向瑞利散射噪声的功率大概比发射功率低31dB。假设一个无光放的100km光纤链路，损耗约为19dB，那么由于后向瑞利散射噪声导致信号的OSNR下降至约12dB，严重地劣化了信号的质量。

现有技术中，存在波长完全错开的单纤双向方案，但这种方案由于无法提升光纤传输频谱效率，意义有限。现在技术中也存在谱形部分错开以及波长部分错开等单纤双向方案，然而在这些方案中，后向瑞利散射同样也是限制传输距离的主要因素。因此，降低后向瑞利散射信号的影响，是实现同频单纤双向方案传输较长距离、等效频谱效率实现突破香农极限的关键和难点。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的缺陷，提供一种同频单纤双向系统的后向散射噪声抑制光器件，能够抑制带内的后向瑞利散射噪声，提升信号的信噪比，从而能实现同频单纤双向系统传输。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种带内噪声抑制光模块，所述的正向带内噪声抑制光模块、反向带内噪声抑制光模块均包括泵浦光单元、级联四波混频单元、泵浦恢复单元和相位敏感放大单元（PSA单元）；所述的泵浦光单元的一端分别与相位敏感放大单元和级联四波混频单元连接，级联四波混频单元的另一端分别与泵浦恢复单元和相位敏感放大单元连接，所述的泵浦恢复单元的另一端与相位敏感放大单元连接。带有噪声的信号进入抑制光器件后，首先在级联四波混频单元与泵浦光单元级联四波混频，输出所需的M-1次与次信号谐波。由于所产生的次信号谐波功率较弱，噪声较大不能直接应用于后续的PSA过程，需要经过泵浦恢复单元进行噪声的抑制和功率的增强，从而获得高信噪比的强泵浦。在相位敏感放大单元中，发生PSA过程，使PSA工作于增益饱和区，可以同时抑制相位及幅度噪声。

在其中一个实施例中，所述的泵浦光单元和泵浦恢复单元均为单波长激光器。

在其中一个实施例中，所述的级联四波混频单元和相位敏感放大单元均为非线性介质。

在其中一个实施例中，所述的级联四波混频单元采用高非线性光纤；所述的相位敏感放大单元采用周期性极化反转铌酸锂晶体。