用于在多模和/或多芯光纤上传输的系统的制造方法与工艺

本发明大体上涉及光学通信的领域，更具体地，涉及使用多模或多芯类型光纤的光学通信。

背景技术：
长距离(几百到几千公里)的光学传输使用单模光纤。这些提供了如下优点：不会表现出振模色散(modaldispersion)(除了偏振模色散)以及能够承受每波长几十Gibts/s的高输出并且能够针对多个波长做到这样。然而，对于短距离的传输，特别是对于宽带局域网(LAN)，多模或多芯光纤成为特别引起关注的选择，因为他们使得可以使用低成本部件(塑料或POF光纤)。硅多模光纤具有允许几个导模的传输的大直径的纤芯，注意，Llp为线偏振，其中l是方位角模式索引，p是径向模式索引。模式LP01是唯一能够在单模光纤中传输的基本模式。模式Llp的总数量取决于几何参数(纤芯的直径，特别是折射率分布)。被传输的信息分散在不同的导模。则多模光纤的通带被模间色散限制。常规的多模光纤(直径为62.5μm而不是单模光纤的8-10μm的纤芯)实现了几百个模式的传播。当模式Llp的数量很低时(通常从2至10个模式，对应于归一化频率参数V<8的值)，其是弱多模光纤或FMF(少模光纤)的一种说法。在它们对光学通信的应用中，FMF本质上被用于根据基本模式的传播。FMF光纤通常提供单模光纤与标准多模光纤(几百个模式)之间的良好折衷，因为它们使得可以获得光纤产品的高通带x长度。多模光纤的通带通常比单模光纤的通带大，每个模式被独立地调制并且被传输的信号在不同的模式上被复用。然而，该通带在传播期间被模式Llp之间的耦合(模间串扰)所限制。此外，考虑到光纤的非理想性和不均匀性，不同的模式并不经历相同的衰减。也称为MDL(模式色散损耗)的模式之间的损耗差Llp导致对噪声源的敏感度增加，这可明显地限制这些系统的范围。多芯光纤包括在共同外壳中的多个纤芯(通常从2到7个纤芯)。纤芯的尺寸足够小以仅能在它们的每个中实现单模传输。不同于多模光纤，这些因此不会表现出模间色散。另一方面，逐渐消散的波引起不同纤芯之间的耦合(芯间串扰)，当纤芯的数量很高或芯间距离很低时，串扰的电平都较高。如先前模间耦合所引起的，芯间耦合也限制这些系统的范围。无论何种类型的光纤，通带的另一个限制是由于偏振相关损耗或PDL以及偏振模色散或PMD。实际上，在理想的光纤中，根据两个正交轴被线偏振的两个信号经历相同的衰减并且以相同的速度传输。然而，实际上，光纤的不对称缺陷和随机不理想性不同地影响两个正交偏振并且导致信号的劣化，这限制了能够在光纤上获得的最大输出。当被注入到光纤的光功率足够高以在其中产生非线性影响时，出现另外的限制。这将特别是当人们必需借助高强度的光信号以补偿用于长距离传输的光纤的衰减时的情况。特别是当使用波长复用传输或WDM(波长频分复用)时，出现该限制。实际上，以第一波长传输的高强度波可通过克尔效应修改在接近第一波长的第二波长的光纤的折射率。更一般地，当两个波在光纤中传播时，其中一个根据另一个的强度观测其相位调制，反之亦然。称为交叉相位调制或XPM的这种现象在当播放中的光强度是重要的并且当波长很接近时更敏感。因此它影响运行在长传输距离(长运输)的具有高光谱密度的第一种情形的WDM系统，也称为DWDM(密集WDM)。当在低输出的由OOK(开关键控)调制来强度调制的光信号与在高输出的被相位(PSK)和/或幅度(QAM)调制的光信号在光纤中传播时，这种现象尤为明显。当这些被相位和/或幅度调制的信号的光谱效率(或以等价的方式，它们调制的次序)较高时，在接收到这些被相位和/或幅度调制的信号后，信噪比将会更加地劣化。本发明的基本问题是解决分别由模间串扰和芯间串扰所造成的限制。第一附属问题是另外解决当用于传输的系统使用偏振复用时的偏振相关损耗(PDL)/偏振模色散(PMD)的现象。第二附属问题是另外解决当用于传输的系统使用波长复用时的交叉相位调制(XPM)。

技术实现要素：
本发明由用于弱多模光纤上的光学通信系统的发射机来限定，该发射机包括：‐编码器，称为空时编码器，将每个将被传输的符号块d1,...,dM转化为码矩阵，所述矩阵的每个元素与弱多模光纤的使用时间和传播模式相关；‐多个调制器，分别与不同的传播模式相关联，每个调制器借助相应矩阵的元素调制使用时间的激光束；‐因此被调制的每个光束被注入到弱多模光纤以根据独立模式在弱多模光纤中传播。根据第二实施方式，所述调制器形成多个对，每对对应于多模光纤中的传播模式，对中的第一调制器借助于码矩阵中的第一元素调制根据第一方向偏振的第一光束，对中的第二所述调制器借助于码矩阵的第二元素调制根据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调制的光束被结合，生成光束被注入到弱多模光纤以根据独立模式在弱多模光纤中传播。根据第三实施方式，所述调制器形成多个(M个)组，每组调制器与多模光纤的独立传播模式相关联，相同组的调制器借助于码矩阵的多个元素分别调制多个(P个)独立波长的光束，由调制器组因此调制的光束被结合(为总光束)从而生成光束被注入到光纤以根据与所述组相关联的传播模式在光纤中传播。码矩阵可具体地是具有维度为(P,M×M)的并行MIMO信道的编码的矩阵。根据第二与第三实施方式的结合，所述调制器形成多个组，每组调制器与多模光纤的独立传播模式相关联，所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及与正交于第一方向的第二偏振方向对应的第二子组，第一子组的调制器借助于码矩阵的多个第一元素分别调制根据第一偏振方向偏振的独立波长的光束，以及第二子组的调制器借助于码矩阵的相同的多个第二元素分别调制根据第二偏振方向偏振的相同波长的光束，相同组的光束被结合，从而生成光束被注入到光纤内以根据与所述组相关联的传播模式在光纤中传播。本发明还涉及根据第四实施方式的发射机。该发射机旨在用于在多芯光纤上的光学通信系统，并且包括：‐编码器，称为空时编码器，将每个将被发送的符号块d1,...,dM转化为码矩阵，所述矩阵的每个元素与多芯光纤的使用时间和纤芯相关；‐多个调制器，分别与不同的纤芯相关联，每个调制器在使用时间期间借助相应矩阵的元素调制激光束；‐每个因此被调制的光束被注入到多芯光纤的独立纤芯中。根据第五实施方式，所述调制器形成多个对，每对与多芯光纤的纤芯对应，对中的第一调制器借助于码矩阵的第一元素调制根据第一方向偏振的第一光束，对中的第二所述调制器借助码矩阵的第二元素调制根据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调制的光束被结合，生成光束被注入到多芯光纤的独立(separate，分离)纤芯。根据第六实施方式，所述调制器形成多个组，每组调制器与多芯光纤的独立纤芯相关联，相同组的调制器借助于码矩阵的多个元素分别调制独立波长的光束，由组内的调制器因此调制的光束被结合，生成光束被注入到多芯光纤的独立纤芯。码矩阵可如之前的是具有维度为(P,M×M)的并行MIMO信道的编码的矩阵。根据第五和第六实施方式的结合，所述调制器形成多个组，每组调制器与多芯光纤的独立纤芯相关联，所述组分成与第一偏振方向对应的第一子组以及与正交于第一方向的第二偏振方向对应的第二子组，第一子组的调制器借助码矩阵的多个元素分别调制根据第一偏振方向偏振的独立波长的光束，以及第二子组的调制器借助于码矩阵的相同多个第二元素分别调制根据第二偏振方向偏振的相同波长的光束，相同组的光束被结合，生成光束被注入到多芯光纤的独立纤芯。根据变形，编码的矩阵的元素在调制器的上游经历OFDM调制。编码的矩阵是理想码、银码或金码矩阵。它也可以是异步空时编码矩阵。本发明进一步涉及用于多模光纤上的光学通信系统的接收机，所述接收机旨在接收符号块，所述多个模式在所述光纤的输出地被空间解复用，因此被解复用的模式分别由多个解调器解调，每个解调器在光纤的每个使用时间提供判决变量，网格解码器被适配为在光纤的多个使用期间接收所述判决变量并由此推断所述符号块的估计。根据第二实施方式，所述接收机旨在接收符号块，其中，在光纤的输出端，来自不同纤芯的光束分别由多个解调器解调，解调器在光纤的每个使用时间提供判决变量，网格解码器被适配为在光纤的多个使用期间接收所述判决变量并由此推断所述符号块的估计。如果需要的话，OFDM可设置在网格解码器的下游。网格解码器可以是球形解码器或替换为球形束栈解码器(sphericalboundstackdecoder)。附图说明通过阅读本发明的优选实施方式并参考附图，本发明的其他特征和优势将变得更明显，其中图1A和图1B分别示出了根据本发明的第一实施方式的用于在多模光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机；图2A和图2B分别示出了根据本发明的第二实施方式的用于在多模光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机；图3A和图3B分别示出了根据本发明的第三实施方式的用于在多模光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机；图4A和图4B分别示出了根据本发明的第四实施方式的用于在多芯光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机；图5A和图5B分别示出了根据本发明的第五实施方式的用于在多芯光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机；图6A和图6B分别示出了根据本发明的第六实施方式的用于在多芯光纤上进行光学传输的系统的发射机和接收机。具体实施方式本发明的基本思想是使用与多天线或MIMO(多入多出...