[发明专利]用于多模光纤的加扰器和使用这种加扰器的光传输系统

说明书

本发明的实施例提供了布置在多模光纤(130)中用于对光进行加扰的确定性加扰器(1)，所述光包括根据一组传播模在所述多模光纤中传播的一组光信号，每个传播模与功率值相关联，其中加扰器被配置为根据与所述传播模相关联的功率值来确定所述传播模的置换，所述加扰器被配置为根据传播模的所述置换来重新分配光信号。

技术领域

本发明总体上涉及光通信，且尤其涉及布置在多模光纤中用于对光进行加扰的加扰器。

背景技术

基于光纤的光传输系统用于在很多应用例如远程通信和数据网络中传输相对大量的信息。随着对更快的宽带和更可靠的网络的不断增长的需求，基于光纤的光通信系统面临重要的挑战。

光纤代表引导光谱中的电磁波的光波导。波沿着光纤的传播取决于与光纤有关的几个参数，例如它的几何结构、它的模结构、折射率的分布、制造它的材料等。光纤一般包括由具有较低折射率的透明包层材料围绕的透明核心。包层使得发射到核心中的光保持在核心中。充当波导的光纤引导发射到光纤核心中的光。当发射到核心中的光撞击包层时，其经历很多内反射。

存在两种类型的光纤：多模光纤和单模光纤。这两种类型的光纤之间的差异在于被允许在光纤的核心中传播的模的数量。如在本文中使用的，“模”是指光沿着光纤行进的可允许的路径(光传播路径)。

多模光纤允许几个模，而单模光纤只允许一个模。

在多模光纤中，光通过光纤行进所花费的时间对于每个模是不同的，这导致在光纤的输出处的脉冲的扩展(这被称为“模间色散”)。

在模之间的时间延迟的差异被称为差模延迟(DMD)。模间色散限制多模光纤带宽。光纤的带宽确定光纤的信息承载能力，其包括传输系统能够在特定的比特误码率下操作得多远以及信息能够可靠地在光传输信道上进行传输的速率的上限。通过限制光纤带宽，模间色散减小能够以任意小的误差概率实现的信息率。

单模光纤不呈现模间色散，并具有比多模光纤更高的带宽。与多模光纤可实现的相比单模光纤允许在长得多的距离上的更高数据速率。

虽然单模光纤具有较高带宽，但多模光纤支持短距离的高数据速率。因此，特别在较短距离和成本敏感的LAN应用中使用多模光纤。多模光纤允许很多模在单核心或多核心光纤中传播，其中每个核心可以是单模或多模。各种传播模形成一组正交信道，独立的数据符号可以在所述正交信道上被复用。空分复用(SDM)技术例如模分复用(MDM)可以用于执行这样的复用，这导致链路容量增加了对应于传播模的数量的倍数。由于波分复用(WDM)系统接近非线性香农极限，因此空分复用(SDM)有希望增加光传输链路的容量。

多模光纤可以提供比其单模对应物更高的传输速率。然而，利用多模的存在以复用和传输更大数量的数据符号需要管理几个模的不利损害。这些损害主要是由于光学部件(例如光纤、放大器和复用器)的缺陷和各个传播模之间的串扰效应。这样的缺陷导致非单一损害，即引起不同信道之间的正交性损失和/或能量损失的损害，独立的数据符号在不同信道上被复用。这样的损害可以明显地减小光链路的容量并使传输系统的性能恶化，特别是在长距离应用中。

多模光纤的带宽通常高于单模光纤的带宽，每个模被单独地调制，并且待传输的信号在不同的模上被复用。这个带宽在传播期间由模之间的耦合限制(“模间串扰”)。

另外，对于长距离而言，在光纤节段之间需要放大器。由于放大器增益的模色散，而使模不经历相同的衰减。其他部件(例如，光复用器或解复用器)以及在光纤中的缺陷可能进一步影响衰减。也被称为MDL(“模分复用”的首字母缩略词)的模之间的微分损耗导致对噪声源的敏感性的增加，从而限制这些系统的范围。