光MIMO處理制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及光通信系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于在多模光纖(MMF)處的多輸入多輸出(MIMO)處理的光信號(hào)處理器。光多輸入多輸出處理系統(tǒng)(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)被描述。該光處理系統(tǒng)包括：在該光處理系統(tǒng)的第一端處的通向多模光纖的接口；M個(gè)第一單模波導(dǎo)(505)，M＞2，耦合到該接口；其中，這些第一波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載M個(gè)第一光信號(hào)；N個(gè)第二單模波導(dǎo)(506)，N＞1，位于該光處理系統(tǒng)中的第二端處；其中該第二波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載N個(gè)第二光信號(hào)；其中該N個(gè)第二光信號(hào)與由該多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)模式相關(guān)聯(lián)；以及光處理核心(503、504)，被布置為：使用用于將該M個(gè)第一光信號(hào)中的每個(gè)光信號(hào)相互耦合的多個(gè)光耦合器，以將這些第一光信號(hào)變換為這些第二光信號(hào)，以使得這些第二光信號(hào)之間的相關(guān)性相比這些第一光信號(hào)之間的相關(guān)性而減小，從而該N個(gè)第二光信號(hào)中的每個(gè)光信號(hào)是該M個(gè)第一光信號(hào)中的所有光信號(hào)的線性組合。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】光MIMO處理
本文件涉及光通信系統(tǒng)。特別地，本文件涉及一種用于在多模光纖(MMF)處的多輸入多輸出(MIMO)處理的光信號(hào)處理器。
技術(shù)介紹
多吉比特/秒的光傳輸系統(tǒng)已經(jīng)提出，其借助于移動(dòng)到多模光纖(MMF)和借助于通過該MMF的不同空間模式(可能以及不同的偏振模式)來傳送不同的數(shù)據(jù)信道，以倍增通過光纖(在給定的頻譜內(nèi))所傳送的容量(比特/秒)。換句話說，通過多模光纖(MMF)的模分復(fù)用(MDM)作為克服標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(SMF)的容量限制的選項(xiàng)之一而被研究。為了實(shí)現(xiàn)通過MMF的MDM，必須提供光傳輸系統(tǒng)的各種子系統(tǒng)，諸如光MMF放大器和空間模式復(fù)用器/解復(fù)用器(SMDE/MUX)以及MIMO處理器。本文件描述了各種架構(gòu)，這些架構(gòu)可以被用來提供有效率的光信號(hào)處理器，以實(shí)施通過MMF通信系統(tǒng)的光MDM的所要求的子系統(tǒng)中的一些子系統(tǒng)或者所有子系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)一個(gè)方面，描述了一種光處理系統(tǒng)，例如光多輸入多輸出(MIMO)處理系統(tǒng)。該光處理系統(tǒng)可以與被適配為運(yùn)載多個(gè)光(空間和/或偏振)模式的多模光纖結(jié)合使用。為了這個(gè)目的，該光處理系統(tǒng)可以包括在該光處理系統(tǒng)的第一端處的通向多模光纖的接口。此外，該光處理系統(tǒng)可以包括在該光處理系統(tǒng)的第一端處的M個(gè)第一單模波導(dǎo)，M>2(例如，M>3或4或5或6或7或8或9)。該M個(gè)第一波導(dǎo)可以被耦合到通向該多模光纖的該接口。這些第一波導(dǎo)分別被適配為運(yùn)載M個(gè)第一光信號(hào)。此外，該光處理系統(tǒng)包括在該光處理系統(tǒng)的第二端處的N個(gè)第二單模波導(dǎo)，N>1(例如，N>2或3或4或5或6或7或8或9)。這些第二波導(dǎo)分別被適配為運(yùn)載N個(gè)第二光信號(hào)，其中該N個(gè)第二光信號(hào)關(guān)聯(lián)于由該多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)(空間和/或偏振)模式。M可以大于或等于N。此外，該光處理系統(tǒng)包括被適配為將這些第一光信號(hào)變換為這些第二光信號(hào)的光處理核心。為了這個(gè)目的，該光處理核心可以包括多個(gè)光處理組件(也被稱為光處理單元)，它們被適配為操控在該光處理核心內(nèi)由一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)所運(yùn)載的光信號(hào)。特別地，該光處理核心可以包括用于將該M個(gè)第一光信號(hào)中的一些光信號(hào)或所有光信號(hào)(例如，每個(gè)光信號(hào))相互耦合的多個(gè)光耦合器，從而該N個(gè)第二光信號(hào)中的至少一個(gè)光信號(hào)(例如，所有光信號(hào))包括來自該M個(gè)第一光信號(hào)中的一些光信號(hào)或所有光信號(hào)的貢獻(xiàn)，例如該N個(gè)第二光信號(hào)中的至少一個(gè)光信號(hào)或所有光信號(hào)是該M個(gè)第一光信號(hào)中的所有光信號(hào)的線性組合。為了這個(gè)目的，光耦合器可以由兩個(gè)光波導(dǎo)穿過并且該光耦合器可以使用定義了兩個(gè)光波導(dǎo)之間的耦合程度的旋轉(zhuǎn)值θ。該光處理核心可以包括足夠的光耦合器來實(shí)施傳遞矩陣?？傮w上，該光處理核心可以被適配為或者已經(jīng)被設(shè)計(jì)為，例如使用傳遞矩陣H，相比該M個(gè)第一光信號(hào)之間的相關(guān)性，而減小該N個(gè)第二光信號(hào)之間的相關(guān)性。該相關(guān)性可以涉及沿著時(shí)間線在至少兩個(gè)光信號(hào)之間的相關(guān)性。該M個(gè)第一光信號(hào)和該N個(gè)第二光信號(hào)可以分別可表示為M個(gè)第一數(shù)字信號(hào)和N個(gè)第二數(shù)字信號(hào)。變換矩陣H，即該光處理核心，可以確保該N個(gè)第二數(shù)字信號(hào)中的所有對(duì)之間的相關(guān)性相比該M個(gè)第一數(shù)字信號(hào)中的所有對(duì)之間的相關(guān)性更低。在這種背景下，相關(guān)性可以被確定為在預(yù)定時(shí)間段上的兩個(gè)數(shù)字信號(hào)的相乘樣本的(移動(dòng))平均。該光處理核心可以包括一個(gè)或多個(gè)光處理級(jí)。該一個(gè)或多個(gè)光處理級(jí)由多個(gè)單模級(jí)波導(dǎo)穿過。該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)耦合到在該光處理級(jí)的第一端處的M個(gè)第一波導(dǎo)中的至少三個(gè)波導(dǎo)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)(間接)耦合到在該光處理級(jí)的第一端處的該M個(gè)第一波導(dǎo)中的所有波導(dǎo)。這意味著光處理級(jí)可以處理從該M個(gè)第一光信號(hào)中的所有光信號(hào)所得出的一個(gè)或多個(gè)光信號(hào)。此外，該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)耦合到在該光處理級(jí)的第二端處的N個(gè)第二波導(dǎo)中的至少一個(gè)波導(dǎo)。這意味著光處理級(jí)提供了對(duì)該N個(gè)第二光信號(hào)中的至少一個(gè)光信號(hào)有貢獻(xiàn)的光信號(hào)。該光處理級(jí)可以包括移相器和光耦合器中的一個(gè)或多個(gè)。移相器通常被應(yīng)用到該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的至少一個(gè)級(jí)波導(dǎo)，并且該移相器被適配為：將該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的一個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的光信號(hào)的相位移動(dòng)相位值(在本文件中也稱為Φ)。光耦合器通常被應(yīng)用到該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的兩個(gè)級(jí)波導(dǎo)。該光耦合器被適配為：在該耦合器的第一端處使用旋轉(zhuǎn)值θ來混合該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的兩個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的兩個(gè)輸入光信號(hào)，以在該耦合器的第二端處提供該多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的兩個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的兩個(gè)耦合的光信號(hào)。該光耦合器的功能可以被描述為如下：如果該兩個(gè)輸入光信號(hào)和該兩個(gè)耦合的光信號(hào)被考慮為形成笛卡爾坐標(biāo)系的x和y軸，則該光耦合器被適配為執(zhí)行將該兩個(gè)輸入光信號(hào)旋轉(zhuǎn)該旋轉(zhuǎn)值θ，以產(chǎn)生該兩個(gè)耦合的光信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，處理級(jí)包括一個(gè)或多個(gè)光耦合器，該一個(gè)或多個(gè)光耦合器處理這些級(jí)波導(dǎo)中的一個(gè)或多個(gè)不同的對(duì)(其中這些級(jí)波導(dǎo)中的每個(gè)級(jí)波導(dǎo)至多被包括在一對(duì)中)。為了確保該M個(gè)第一光信號(hào)中的所有光信號(hào)可以對(duì)該N個(gè)第二光信號(hào)中的每個(gè)光信號(hào)有貢獻(xiàn)，該光處理核心可以包括依次的處理級(jí)序列，其中在第一光處理級(jí)的第二端處的多個(gè)級(jí)波導(dǎo)以重排列的方式耦合到在第二光處理級(jí)的第一端處的多個(gè)級(jí)波導(dǎo)。如此，不同對(duì)的級(jí)波導(dǎo)可以由第二處理級(jí)中的光耦合器而不是第一處理級(jí)中的光耦合器來處理。可以示出，對(duì)于N>2，如果光處理核心包括N-1個(gè)或者更少的處理級(jí)，則該M個(gè)第一光信號(hào)中的每個(gè)光信號(hào)可以對(duì)該N個(gè)第二光信號(hào)中的每個(gè)光信號(hào)有貢獻(xiàn)。然而，一般而言，它也能夠由多于N-1級(jí)來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)處理級(jí)可以包括M/2個(gè)或者更少的耦合器。該M個(gè)第一光信號(hào)可以與在該多模光纖的端面上的M個(gè)不同空間位置處的光場分布的對(duì)應(yīng)的M個(gè)樣本相關(guān)聯(lián)。換句話說，該M個(gè)第一光信號(hào)可以通過在M個(gè)不同位置處在多模光纖的端面處采樣光場分布來獲得。該M個(gè)不同位置通常取決于將被采樣的N個(gè)空間模式的對(duì)稱性而被選擇。特別地，該M個(gè)不同位置通常被選擇以使用該M個(gè)空間樣本來允許在該多模光纖的N個(gè)空間模式之間的區(qū)別。換句話說，該M個(gè)不同位置應(yīng)當(dāng)被選擇使得該N個(gè)不同空間模式的場分布導(dǎo)致M個(gè)空間樣本的不同集合。該光處理核心的傳遞矩陣H可以被設(shè)計(jì)使得該N個(gè)第二光信號(hào)表示由該多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)模式。換句話說，傳遞矩陣H可以被設(shè)計(jì)使得該M個(gè)空間樣本被變換為該N個(gè)模式。通過示例的方式，通過選擇該光處理核心使得：在該M個(gè)樣本與由該多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)空間模式中的單個(gè)空間模式的光場分布相關(guān)聯(lián)的條件下，該光處理核心被適配為將該M個(gè)第一光信號(hào)組合到該N個(gè)第二光信號(hào)中的單個(gè)光信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。鑒于光系統(tǒng)的可逆性，逆條件通常也適用，即在該M個(gè)樣本與由該多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)空間模式中的單個(gè)空間模式的光場分布相關(guān)聯(lián)的條件下，該光處理核心被適配為從該N個(gè)第二光信號(hào)中的單個(gè)光信號(hào)來生成該M個(gè)第一光信號(hào)。如此，該光處理核心可以以這樣的方式將該M個(gè)第一波導(dǎo)與該N個(gè)第二波導(dǎo)互連，該方式是多模光纖的N個(gè)模式之一的采樣場能量被集中到該N個(gè)第二波導(dǎo)中的恰好一個(gè)波導(dǎo)上。對(duì)于所有的N個(gè)模式并且對(duì)于所有的N個(gè)第二波導(dǎo)，可以滿足這個(gè)條件。即對(duì)于該N個(gè)空間模式中的每個(gè)單個(gè)空間模式，該光處理核心可以被適配為將該M個(gè)第一光信號(hào)組合到該N個(gè)第二光信號(hào)中的不同的單個(gè)光信號(hào)；和/或逆向地從該N個(gè)第二光信號(hào)中的不同的單個(gè)光信號(hào)來生成該M個(gè)第一光信號(hào)。因此，光(空間)模式復(fù)用器/解復(fù)用器可以被描述。該模式復(fù)用器/解復(fù)用器被本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光處理系統(tǒng)(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)，所述光處理系統(tǒng)包括：?在所述光處理系統(tǒng)的第一端處的通向多模光纖的接口；?M個(gè)第一單模波導(dǎo)(505)，M>2，耦合到所述接口；其中所述第一波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載M個(gè)第一光信號(hào)；?N個(gè)第二單模波導(dǎo)(506)，N>1，位于所述光處理系統(tǒng)的第二端處；其中所述第二波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載N個(gè)第二光信號(hào)；其中所述N個(gè)第二光信號(hào)與由所述多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)模式相關(guān)聯(lián)；以及—光處理核心(503、504)，用于將所述第一光信號(hào)變換為所述第二光信號(hào)，以使得所述第二光信號(hào)之間的相關(guān)性相比所述第一光信號(hào)之間的相關(guān)性而減?。黄渲兴龉馓幚砗诵?503、504)包括依次的兩個(gè)或更多光處理級(jí)，每個(gè)光處理級(jí)包括被布置用于分別處理一對(duì)或多對(duì)單模波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)光耦合器，由此將所述M個(gè)第一光信號(hào)中的一些光信號(hào)或者所有光信號(hào)相互耦合，以使得所述N個(gè)第二光信號(hào)中的至少一個(gè)光信號(hào)是所述M個(gè)第一光信號(hào)中的所述一些光信號(hào)或者所有光信號(hào)的線性組合。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2011.11.28 EP 11290543.51.一種光處理系統(tǒng)(500、520、600、1040、1101、1403、1503、1702)，所述光處理系統(tǒng)包括：—在所述光處理系統(tǒng)的第一端處的通向多模光纖的接口；—M個(gè)第一單模波導(dǎo)(505)，M>2，耦合到所述接口；其中所述第一波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載M個(gè)第一光信號(hào)；所述M個(gè)第一單模波導(dǎo)(505)中的每個(gè)第一單模波導(dǎo)在基礎(chǔ)模式中運(yùn)載其相應(yīng)的第一光信號(hào)；—N個(gè)第二單模波導(dǎo)(506)，N>1，位于所述光處理系統(tǒng)的第二端處；其中所述第二波導(dǎo)被布置為分別運(yùn)載N個(gè)第二光信號(hào)；其中所述N個(gè)第二單模波導(dǎo)(506)中的每個(gè)第二單模波導(dǎo)在基礎(chǔ)模式中運(yùn)載其相應(yīng)的第二光信號(hào)；其中所述N個(gè)第二光信號(hào)分別與由所述多模光纖所運(yùn)載的N個(gè)模式相關(guān)聯(lián)；以及—光處理核心(503、504)，用于將所述第一光信號(hào)變換為所述第二光信號(hào)，以使得所述第二光信號(hào)之間的相關(guān)性相比所述第一光信號(hào)之間的相關(guān)性而減??；其中所述光處理核心(503、504)包括依次的兩個(gè)或更多光處理級(jí)，每個(gè)光處理級(jí)包括被布置用于分別處理一對(duì)或多對(duì)單模波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)光耦合器，由此將所述M個(gè)第一光信號(hào)中的一些光信號(hào)或者所有光信號(hào)相互耦合，以使得所述N個(gè)第二光信號(hào)中的至少一個(gè)光信號(hào)是所述M個(gè)第一光信號(hào)中的所述一些光信號(hào)或者所有光信號(hào)的線性組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光處理系統(tǒng)，其中所述兩個(gè)或更多光處理級(jí)中的光處理級(jí)由多個(gè)單模級(jí)波導(dǎo)穿過；其中所述多個(gè)級(jí)波導(dǎo)在所述光處理級(jí)的第一端處耦合到所述M個(gè)第一波導(dǎo)中的至少三個(gè)波導(dǎo)，并且在所述光處理級(jí)的第二端處耦合到所述N個(gè)第二波導(dǎo)中的至少一個(gè)波導(dǎo)；其中所述一個(gè)或多個(gè)耦合器被布置為：使用旋轉(zhuǎn)值θ在所述耦合器的第一端處混合所述多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的兩個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的兩個(gè)輸入光信號(hào)，以在所述耦合器的第二端處提供所述多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的所述兩個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的兩個(gè)耦合的光信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光處理系統(tǒng)，其中如果所述兩個(gè)輸入光信號(hào)和所述兩個(gè)耦合的光信號(hào)被考慮為形成笛卡爾坐標(biāo)系的x和y軸，則所述一個(gè)或多個(gè)光耦合器被布置為：以所述旋轉(zhuǎn)值θ來執(zhí)行對(duì)所述兩個(gè)輸入光信號(hào)的旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生所述兩個(gè)耦合的光信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光處理系統(tǒng)，其中所述第一光處理級(jí)包括在所述多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的一個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的移相器，所述移相器被布置為：將所述多個(gè)級(jí)波導(dǎo)中的所述一個(gè)級(jí)波導(dǎo)上的光信號(hào)的相位移動(dòng)相位值5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光處理系統(tǒng)，其中—N>2；—所述光處理核心包括N-1個(gè)光處理級(jí)；并且—每個(gè)光處理級(jí)包括M/2個(gè)或者更少的耦合器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光處理系統(tǒng)，其中—M大于或等于N；和/或—N大于3或4或5或6或7或8或9或10。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光處理系統(tǒng)，其中—所述M個(gè)第一光信號(hào)分別與在所述多模光纖的端面上的M個(gè)不同空間位置處的光場分布的對(duì)應(yīng)M個(gè)樣本相關(guān)聯(lián)；并且—所述N個(gè)第二光信號(hào)表示由所述多模光纖所運(yùn)載的所述N個(gè)模式。8.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H·比洛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：阿爾卡特朗訊，
類型：發(fā)明
國別省市：法國;FR