用于在多模和/或多芯光纖上傳輸的系統的制造方法與工藝

本發明大體上涉及光學通信的領域，更具體地，涉及使用多模或多芯類型光纖的光學通信。

背景技術：
長距離(幾百到幾千公里)的光學傳輸使用單模光纖。這些提供了如下優點：不會表現出振模色散(modaldispersion)(除了偏振模色散)以及能夠承受每波長幾十Gibts/s的高輸出并且能夠針對多個波長做到這樣。然而，對于短距離的傳輸，特別是對于寬帶局域網(LAN)，多模或多芯光纖成為特別引起關注的選擇，因為他們使得可以使用低成本部件(塑料或POF光纖)。硅多模光纖具有允許幾個導模的傳輸的大直徑的纖芯，注意，Llp為線偏振，其中l是方位角模式索引，p是徑向模式索引。模式LP01是唯一能夠在單模光纖中傳輸的基本模式。模式Llp的總數量取決于幾何參數(纖芯的直徑，特別是折射率分布)。被傳輸的信息分散在不同的導模。則多模光纖的通帶被模間色散限制。常規的多模光纖(直徑為62.5μm而不是單模光纖的8-10μm的纖芯)實現了幾百個模式的傳播。當模式Llp的數量很低時(通常從2至10個模式，對應于歸一化頻率參數V<8的值)，其是弱多模光纖或FMF(少模光纖)的一種說法。在它們對光學通信的應用中，FMF本質上被用于根據基本模式的傳播。FMF光纖通常提供單模光纖與標準多模光纖(幾百個模式)之間的良好折衷，因為它們使得可以獲得光纖產品的高通帶x長度。多模光纖的通帶通常比單模光纖的通帶大，每個模式被獨立地調制并且被傳輸的信號在不同的模式上被復用。然而，該通帶在傳播期間被模式Llp之間的耦合(模間串擾)所限制。此外，考慮到光纖的非理想性和不均勻性，不同的模式并不經歷相同的衰減。也稱為MDL(模式色散損耗)的模式之間的損耗差Llp導致對噪聲源的敏感度增加，這可明顯地限制這些系統的范圍。多芯光纖包括在共同外殼中的多個纖芯(通常從2到7個纖芯)。纖芯的尺寸足夠小以僅能在它們的每個中實現單模傳輸。不同于多模光纖，這些因此不會表現出模間色散。另一方面，逐漸消散的波引起不同纖芯之間的耦合(芯間串擾)，當纖芯的數量很高或芯間距離很低時，串擾的電平都較高。如先前模間耦合所引起的，芯間耦合也限制這些系統的范圍。無論何種類型的光纖，通帶的另一個限制是由于偏振相關損耗或PDL以及偏振模色散或PMD。實際上，在理想的光纖中，根據兩個正交軸被線偏振的兩個信號經歷相同的衰減并且以相同的速度傳輸。然而，實際上，光纖的不對稱缺陷和隨機不理想性不同地影響兩個正交偏振并且導致信號的劣化，這限制了能夠在光纖上獲得的最大輸出。當被注入到光纖的光功率足夠高以在其中產生非線性影響時，出現另外的限制。這將特別是當人們必需借助高強度的光信號以補償用于長距離傳輸的光纖的衰減時的情況。特別是當使用波長復用傳輸或WDM(波長頻分復用)時，出現該限制。實際上，以第一波長傳輸的高強度波可通過克爾效應修改在接近第一波長的第二波長的光纖的折射率。更一般地，當兩個波在光纖中傳播時，其中一個根據另一個的強度觀測其相位調制，反之亦然。稱為交叉相位調制或XPM的這種現象在當播放中的光強度是重要的并且當波長很接近時更敏感。因此它影響運行在長傳輸距離(長運輸)的具有高光譜密度的第一種情形的WDM系統，也稱為DWDM(密集WDM)。當在低輸出的由OOK(開關鍵控)調制來強度調制的光信號與在高輸出的被相位(PSK)和/或幅度(QAM)調制的光信號在光纖中傳播時，這種現象尤為明顯。當這些被相位和/或幅度調制的信號的光譜效率(或以等價的方式，它們調制的次序)較高時，在接收到這些被相位和/或幅度調制的信號后，信噪比將會更加地劣化。本發明的基本問題是解決分別由模間串擾和芯間串擾所造成的限制。第一附屬問題是另外解決當用于傳輸的系統使用偏振復用時的偏振相關損耗(PDL)/偏振模色散(PMD)的現象。第二附屬問題是另外解決當用于傳輸的系統使用波長復用時的交叉相位調制(XPM)。

技術實現要素：
本發明由用于弱多模光纖上的光學通信系統的發射機來限定，該發射機包括：‐編碼器，稱為空時編碼器，將每個將被傳輸的符號塊d1,...,dM轉化為碼矩陣，所述矩陣的每個元素與弱多模光纖的使用時間和傳播模式相關；‐多個調制器，分別與不同的傳播模式相關聯，每個調制器借助相應矩陣的元素調制使用時間的激光束；‐因此被調制的每個光束被注入到弱多模光纖以根據獨立模式在弱多模光纖中傳播。根據第二實施方式，所述調制器形成多個對，每對對應于多模光纖中的傳播模式，對中的第一調制器借助于碼矩陣中的第一元素調制根據第一方向偏振的第一光束，對中的第二所述調制器借助于碼矩陣的第二元素調制根據正交于第一方向的第二方向偏振的第二光束，第一和第二被偏振并因此被調制的光束被結合，生成光束被注入到弱多模光纖以根據獨立模式在弱多模光纖中傳播。根據第三實施方式，所述調制器形成多個(M個)組，每組調制器與多模光纖的獨立傳播模式相關聯，相同組的調制器借助于碼矩陣的多個元素分別調制多個(P個)獨立波長的光束，由調制器組因此調制的光束被結合(為總光束)從而生成光束被注入到光纖以根據與所述組相關聯的傳播模式在光纖中傳播。碼矩陣可具體地是具有維度為(P,M×M)的并行MIMO信道的編碼的矩陣。根據第二與第三實施方式的結合，所述調制器形成多個組，每組調制器與多模光纖的獨立傳播模式相關聯，所述組分成與第一偏振方向對應的第一子組以及與正交于第一方向的第二偏振方向對應的第二子組，第一子組的調制器借助于碼矩陣的多個第一元素分別調制根據第一偏振方向偏振的獨立波長的光束，以及第二子組的調制器借助于碼矩陣的相同的多個第二元素分別調制根據第二偏振方向偏振的相同波長的光束，相同組的光束被結合，從而生成光束被注入到光纖內以根據與所述組相關聯的傳播模式在光纖中傳播。本發明還涉及根據第四實施方式的發射機。該發射機旨在用于在多芯光纖上的光學通信系統，并且包括：‐編碼器，稱為空時編碼器，將每個將被發送的符號塊d1,...,dM轉化為碼矩陣，所述矩陣的每個元素與多芯光纖的使用時間和纖芯相關；‐多個調制器，分別與不同的纖芯相關聯，每個調制器在使用時間期間借助相應矩陣的元素調制激光束；‐每個因此被調制的光束被注入到多芯光纖的獨立纖芯中。根據第五實施方式，所述調制器形成多個對，每對與多芯光纖的纖芯對應，對中的第一調制器借助于碼矩陣的第一元素調制根據第一方向偏振的第一光束，對中的第二所述調制器借助碼矩陣的第二元素調制根據正交于第一方向的第二方向偏振的第二光束，然后第一和第二被偏振的以及因此被調制的光束被結合，生成光束被注入到多芯光纖的獨立(separate，分離)纖芯。根據第六實施方式，所述調制器形成多個組，每組調制器與多芯光纖的獨立纖芯相關聯，相同組的調制器借助于碼矩陣的多個元素分別調制獨立波長的光束，由組內的調制器因此調制的光束被結合，生成光束被注入到多芯光纖的獨立纖芯。碼矩陣可如之前的是具有維度為(P,M×M)的并行MIMO信道的編碼的矩陣。根據第五和第六實施方式的結合，所述調制器形成多個組，每組調制器與多芯光纖的獨立纖芯相關聯，所述組分成與第一偏振方向對應的第一子組以及與正交于第一方向的第二偏振方向對應的第二子組，第一子組的調制器借助碼矩陣的多個元素分別調制根據第一偏振方向偏振的獨立波長的光束，以及第二子組的調制器借助于碼矩陣的相同多個第二元素分別調制根據第二偏振方向偏振的相同波長的光束，相同組的光束被結合，生成光束被注入到多芯光纖的獨立纖芯。根據變形，編碼的矩陣的元素在調制器的上游經歷OFDM調制。編碼的矩陣是理想碼、銀碼或金碼矩陣。它也可以是異步空時編碼矩陣。本發明進一步涉及用于多模光纖上的光學通信系統的接收機，所述接收機旨在接收符號塊，所述多個模式在所述光纖的輸出地被空間解復用，因此被解復用的模式分別由多個解調器解調，每個解調器在光纖的每個使用時間提供判決變量，網格解碼器被適配為在光纖的多個使用期間接收所述判決變量并由此推斷所述符號塊的估計。根據第二實施方式，所述接收機旨在接收符號塊，其中，在光纖的輸出端，來自不同纖芯的光束分別由多個解調器解調，解調器在光纖的每個使用時間提供判決變量，網格解碼器被適配為在光纖的多個使用期間接收所述判決變量并由此推斷所述符號塊的估計。如果需要的話，OFDM可設置在網格解碼器的下游。網格解碼器可以是球形解碼器或替換為球形束棧解碼器(sphericalboundstackdecoder)。附圖說明通過閱讀本發明的優選實施方式并參考附圖，本發明的其他特征和優勢將變得更明顯，其中圖1A和圖1B分別示出了根據本發明的第一實施方式的用于在多模光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機；圖2A和圖2B分別示出了根據本發明的第二實施方式的用于在多模光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機；圖3A和圖3B分別示出了根據本發明的第三實施方式的用于在多模光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機；圖4A和圖4B分別示出了根據本發明的第四實施方式的用于在多芯光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機；圖5A和圖5B分別示出了根據本發明的第五實施方式的用于在多芯光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機；圖6A和圖6B分別示出了根據本發明的第六實施方式的用于在多芯光纖上進行光學傳輸的系統的發射機和接收機。具體實施方式本發明的基本思想是使用與多天線或MIMO(多入多出...