专利名称：经由多模光波导在发射站和接收站之间传输光信息的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于经由多模光波导在发射站和接收站之间传输光信息的方法和设备以及一种根据权利要求21前序部分的适于执行该方法的设备。
背景技术：
近年来始终进一步开发用于完全不同的数据传输目的的基础架构。在这种情况下，要求提高数据传输中的带宽的要求已经对传输技术的技术上进一步开发产生了重要影响。在这种情况下，不仅是铜缆线网络中借助于电信号的传输、而且还有光波导网络中借助于光信号的传输都已经取得了很大的进步。但是，所实现的由此附加提供的带宽的提高总是又被要传输的更大的数据量抵消。现在，利用波分复用工作方式(Wellenlangenmultiplexbetrieb )的光学
传输系统提供了单个方式(Ansatz)来在单个传输媒介中在数百公里的距离上以每秒数兆兆位的总数据传输率传输数据流。当今商业上应用的系统以每个玻璃纤维直到3. 2T位 /s的容量工作。容量需求以每年大约50%到100%的速度增加。通过使用附加的波段(WellenlangenBander)和带宽效率的提高，在该方式
的情况下可以以合理的花费将最大能实现的容量在提高大约20倍。如果容量需求保守估计在将来还以50%每年的速度上升，则在八年后需要新的解决方案来满足该需求，而对于每年100%的增长则在五年后就已经需要新的解决方案了。因此要需求一种可能性来使得能够实现远大于20倍的传输容量提升。第一代纤维光学传输系统以单个波长或一个光学载波工作，并且实现34M位/s的容量。数据信号借助于两级强度调制被施加到载波上，发射器接通表示“1”位，而切断表示 “0”位。每一代传输容量的提升通过缩短符号持续时间(Symboldauer)来实现，这允许每个时间单位传输多个位。这个时分复用工作方式提供了一种可能的方式来提高比特率。现今市场上能得到的传输系统通过电的时分复用工作方式实现了直至40G位/s的信道数据传输率。在实验室中借助于光的时分复用工作方式能实现略微超过IT位/s的信道数据传输率。通过所谓的波分复用工作方式(WDM)实现每个纤维传输容量的进一步提高，即在一个纤维中以不同的波长传输多个信道(参见图1)。多个光发射器OS以不同波长产生信号TX。它们借助于波分复用器丽被合并并且可以然后在光学放大器OV1. . . OVnl中一起被放大并且在传输纤维段IiF1...—起被传输。在传输路径末端，波分解复用器 (Wellenlangendemultiplexer )wd又将所传输的信号TX分开并且将它们作为输入信号RX馈送给各个接收器0E。现今商业上提供的系统借助于WDM技术传输直至80个信道，这在信道数据传输率为40G位/s的情况下提供3. 2T位/s的总容量。80信道系统以50GHz的信道间距工作。这在信道数据传输率为40G位/s的情况下对应于0. 8位/s/Hz的带宽效率。偏振复用工作方式(即以在长途通信技术中所使用的单模纤维的两个正交偏振传输两个独立的信号)提供了另一方式来提高带宽效率。借助于该方法可以在信道数据传输率和波长数量相同的情况下使传输容量翻倍。多级调制方法使得能够进一步提高带宽效率。其如两级或双重强度调制那样每个时间单位或符号不仅传输一个位，而是多个位。差分四相相位调制(DQPSK)作为四级方法通过每个符号传输两个位而在符号传输率相同的情况下与双重方法相比使得能够实现比特率的翻倍。在相同信道间距和相同符号传输率的情况下，对每个符号传输的位的进一步提高提供了进一步更高的带宽效率。例如，八级差分相位调制方法D8PSK使得能够每个符号传输3个位。但是，更高级的方法始终更小的符号间距导致对光学的信噪比的要求，这些要求对于所期望的作用范围而言几乎还不能被满足。此外，更高级的方法过度强地受到传输纤维中非线性效应的影响，这附加地限制了作用范围。在长途通信技术中与偏振复用工作方式结合地使用四级调制方法似乎是差不多能实现的。因此，与现今所使用的没有偏振复用工作方式的两级调制方法相比，在符号传输率和信道间距相同的情况下，带宽效率可以提高4倍到3. 2位/s/Hz。附加信道的传输同样使得能够提高传输容量。为此必须采用新的波段或者现今所使用的C波段必须被扩展。由于现今使用的波段边缘处谱衰减的上升，在相同传输方法的情况下作用范围减小。直至将现今所使用的信道数量翻大约五倍，该衰减上升才可以通过已知的方法弥补或容忍。结合带宽效率的提高，信道数量的提高使得能够将每个纤维的传输容量提高大约20倍。但是，这个倍数只能以巨大的技术开销来实现。安装具有自己的纤维的第二传输系统也使得能够使每个信道的传输容量翻倍。但是处于费用的考虑排除了这种空间复用(Raummultiplex)方式。因此，目前还没有任何方式已知能够使得在长途通信技术中能够经济地将传输容量显著地提高超过20倍。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种方法和设备。利用其可以提高每个光波导的光学波长复用传输系统的传输容量。对于方法，由权利要求1特征部分的特征结合相应前序部分的特征来提供对于本发明任务的解决方案，而对于设备，由权利要求21特征部分的特征结合相应前序部分的特征来提供对于本发明任务的解决方案。从属权利要求给出了本发明的其他有利实施方式。本发明源自利用波分复用方法地通过多模光波导在发射站和接收站之间传输光学信息的方法。对于光波导，应该使用能够在光学传输系统中使用的任何类型的传导光波的纤维或线路。这样的方法通过以下方式被进一步发展多个光学发射器为每个要传输的波长分别生成一个信号并且这些信号以多个波模(Mode)经由波模复用器 (Modenmultiplexer)和波长复用器(\Velleiil3iigeiimultiplexer )被接入到多模光波导上，其中多模光波导对于每个要传输的波模具有各自的在光波导中能传播的模式 (Modus)，在经由多模光波导传输(并且在可能的情况下还有重新生成和/或放大)信号之后，所传输的信号经由波分解复用器分解为多组信号(每组信号的波长相同)并且经由波模解复用器(Modendemultiplexer)分解为模式相同的信号，然后从所传输的解复用后的信号中去除在经由多模光波导传输时由于各个波模之间的过耦合(tiberkoppeln ) 而产生的干涉信号(Interferenzsignal)。根据本发明的方法使用波模复用工作方式 (Modenmultiplexbetrieb)来在一个波导中传输附加的信道。迄今为止的波分复用系统以单模波导工作。其只传导单个模式，但是在两个相互正交的偏振中传导该模式，这利用了偏振复用工作方式。通过增大波导的芯直径和/或提高波导的芯-套层(Mantel)边界处的折射率跳变(Indexsprung)，可以提高在一个分级波导(Mufen-Wellenleiter)中传导的波模的数量。即使对于不同形成的折射率特性(Brechzahlprofilen)，所传导的波模的数量也随着纤维参数V的增大而提高。多模波导已经用于短距离连接。在该应用情形中，一个单独的信号在所有能传播的波模中一起传输。而包含波模复用工作方式的根据本发明的方法使用每个能传播的模式来传输各自的信号或信道。在这种情况下，分别通过各自的信号来有针对性地激发多模光波导的每个单独的模式，以波模复用技术一起传输信号，然后分离信号以及消除由波模耦合所导致的干涉信号。本发明的优点在于借助于波模复用工作方式(在需要的情况下结合其他已知方法)可以将传输容量显著地提高超过仅仅通过将时分复用工作方式、波分复用工作方式、偏振复用工作方式或多级调制方法组合而为所期望的作用范围而能经济地实现的容量。对于发射器侧的信号复用与接收器侧所接收信号的解复用的顺序，可以使用不同的配置在第一实施方式中，对于复用，用于每个要传输的波长的信号可以首先接入到多个波模复用器上，然后接入到一个公共波分复用器上。在这种情况下，信号为了复用到波模复用器中通常都是以单模纤维的基本模式(Grimdmodus)馈送给波模复用器，其中在波模复用器中例如发生场强分布的转化，其中每个进入的信号分别激发设置在波模复用器输出侧的多模光波导的一个模式。其前提是在波模服用器和波分复用器之间的多模光波导中能传播的波模的数量至少等于信号在波模复用器和波分复用器之间应传输的那么多。然后在波分复用器中，所有波长不同的信号组被汇聚在用于传输到接收站的单个多模光波导中，并且被输送到用于远距离传输的多模光波导中并且通常在反复地放大和重新生成信号的情况下被传输更大的距离。但是在另一实施方式中可以考虑对于复用，用于每个要传输的波长的信号首先接入到多个波分复用器上然后接入到一个公共的波模复用器上。在这种情况下，信号为了复用到波分复用器中分别以单模光波导的基本模式馈送给波分复用器，并且在连接在波分复用器下游的波模复用器中通过由波分复用器生成的各个波长组激发多模光波导的波模。相应地，在接收器侧对于解复用，所传输的信号也首先接入到波分解复用器上然后接入到多个波模解复用器上。在这种情况下，波分解复用器分开各个波长的信道组，并且将一组信道以相同的波长经由多模光波导馈送给波模解复用器，在波模解复用器中于是将信号分离为各个波模。可替换地，在这里也可以又通过以下方式改变波模和波长解复用的顺序对于解复用，所传输的信号首先接入到波模解复用器上然后接入到多个波分解复用器上，其中在波模解复用器中将信号组分到各个波模中，波分解复用器以各个波长对信号进行分离。
此外重要的是对于经由多模光波导在发射站和接收站之间传输信号，以多模技术在发射器和接收器之间经由多模光波导来光学地放大和传输信号，从而所有包含在输入信号中的关于波长和波模的信息完全包含并且传输给接收站。此外有利的是在方法中所使用的分级光波导中，多模光波导通过增大芯直径和/ 或提高芯-套层边界处的折射率跳变而具有更多数量的所传导的波模。可替换地也可以考虑多模光波导在折射率特性不同形成的情况下通过增大纤维参数V具有更多数量的所传导的波模。由此，用于传输信息的波模的数量可以根据传输需求或所需要的带宽来调节。本发明还涉及一种用于利用波分复用方法经由多模光波导在发射站和接收站之间传输光学信息的设备，该设备尤其用于执行根据权利要求1的方法。这样的设备包括具有用于每个要传输的波长的多个光学发射器的发射站，这些光学发射器生成信号并且将这些信号经由波模复用器和波分复用器接入到多模光波导上，其中多模光波导对于每个要传输的波模具有各自的在多模光波导内能传播的模式。此外，该设备还包括具有多个光学接收器的接收站，这些光学接收器经由波分解复用器将所传输的信号分解为相同波长信号组并经由波模解复用器将所传输的信号分解为相同模式的信号。对于设备也如前面对于方法已经介绍的那样可以考虑为了复用和解复用信息， 可以使用波模复用器和波分复用器的不同设置或波模解复用器和波分解复用器的不同设置。其中在第一实施方式中，发射站为了信号复用对于每个要传输的波长或波长信道分别具有一个波模复用器和处理波模复用器的输出信号的一个公共的波分复用器。可替换地也可以交换波模复用器和波分复用器的顺序，使得发射站为了信号复用对于每个要传输的波长或波长信道分别具有一个波分复用器以及处理波分复用器的输出信号的一个公共的波模复用器。相应地也适用于接收站，其中为了解复用所有传输波长或波长信道的信号可以使用一个公共的波分解复用器和处理波分解复用器的输出信号的多个波模解复用器。可替换地在这里也可以交换波模解复用器和波分解复用器的顺序，其中接收站为了解复用所有波长或波长信道的信号具有一个公共的波模解复用器和处理波模解复用器的输出信号的多个波分解复用器。对于波模复用器的构造可以考虑波模复用器在输入侧具有数量与要传输的信号信道的数量相同的梯度透镜GLein,它们将单模光波导的基本模式中信号的场强分布转换为平行射束，并且在梯度透镜GLein下游连接有波模变换器MK，波模变换器使信号的场强分布变换为使得每个信号在汇聚到半透明的镜面TS中并且借助于下游连接的梯度透镜(GLaus) 聚焦之后各自激发设置在波模复用器输出侧的多模光波导的正好一个模式。在这种情况下，在波模变换器MK中可以设置有全息装置(Hologramme)或适当的空间滤波器，利用其进行场强分布的转化。对于波模解复用器的构造可以考虑波模解复用器具有输入侧的梯度透镜GLein, 它将多模光波导的输出信号转换为平行射束，在该梯度透镜GLein下游连接有半透明的镜面TS，该镜面使平行射束倍增并且馈送给波模变换器MK，这些波模变换器分别将期望模式的场强分布变换为在下游连接的梯度透镜GLaus中聚焦之后激发输出侧单模光波导的基本模式的场强分布。在这种情况下，波模变换器MK优选地被构造为使得其保持场强的正交性。由此能实现波模解复用器将输入侧多模光波导的每个模式分别耦入到正好一个输出侧单模光波导中。此外可以在波模解复用器下游连接波模交叉干涉消除器 (Kreuzmodeninterferenzausloscher) XMIC，该波模交叉干涉消除器分离沿着传
输路径由波模耦合产生的干涉分量。该波模交叉干涉消除器XMIC可以对于每个输入耦出一部分信号，将其与影响信号大小和相位的系数相乘并且将其馈送给另一输出端。可替换地也可以考虑在波模解复用器下游连接电气组件，该电气组件通过以下方式在转变到电气层之后从解复用后的信号中去除干涉分量，即波模解复用器的输出信号借助于超外差式接收机(iJberlagerungsempfanger)被相干地检测，然后被转换为数字信号。在这种情况下，在电气组件中可以设置有用于数字信号处理的装置，该装置按照波模交叉干涉消除器的原理消除干涉分量。作为上述解复用方式的替代，在接收站中还可以设置有用于在具有耦合区 (Koppelzone)KZ的多模光波导MM-LWL的输出端之后进行相干检测的波导装置，该波导装置逐渐转化为多个单模光波导SM-LWL。在这种情况下，这多个离开的(abgehend)单模光波导被选择为使得对于每个在多模光波导MM-LWL中传导的模式设置至少一个单模光波导 SM-LWL。在这种情况下还可以考虑在这样的实施方式中设置有一电路，该电路在相干检测之后分离信号，优选借助于波模交叉干涉消除器分离信号。还可以考虑在耦合区KZ中设置有具有透镜或其他成像元件(如弯曲镜面或全息装置)的自由辐射装置(Freistrahlanordrumg)。对于波模解复用器的构造，波模解复用器还可以将本地振荡器LO的信号与要检测的信号叠加，为此例如设置有梯度透镜GLm该梯度透镜将本地振荡器LO的输出信号转化为平行射束并且在半透明的镜面TS中与要检测的信号汇聚，然后借助于梯度透镜GLaus 将这两个信号耦入到一单模光波导中。其中梯度透镜GLuj例如可以被构造为生成相位差异 (Phasendiversitat )和 / 或偏振差异(Polarisationsdiversit3t)。在这种情况下，本地振荡器LO的信号也可以垂直于另一信号的射束引导面地在波模解复用器中被馈送。还可以考虑本地振荡器LO的信号借助于半透明的镜面TS被划分并且馈送给多个梯度透镜GL。
附图示出了根据本发明的设备的一个特别有利的实施方式。在附图中图1示出了按照现有技术的波分复用传输系统的基本构造；图2示出了按照本发明的具有附加使用波模复用工作方式的波分复用传输系统的设备的基本构造；图3示出了一波模复用器的可考虑的实施方式；图4示出了一波模解复用器的可考虑的实施方式；图5示出了一具有本地振荡器的波模解复用器的可考虑的实施方式；图6示出了一波导实施方式中波模解复用器的可考虑的实施方式。
具体实施方式
在图2中示出了按照本发明的具有附加使用波模复用工作方式的波分复用传输系统的设备的基本构造。
在这种情况下，多个光学发射器OS对于每个波长分别产生一个信号TX。这些信号 TX分别在单模光波导1的基本模式中被引导到多个相同的波模复用器MM中相应的一个波模复用器MM，这多个相同的波模复用器负责信号TX的不同波长范围。在那里转换场强分布的形式，使得每个进入的信号TX分别激发到下游连接的波分复用器WM的输出侧多模光波导2的一个模式。在多模光波导2中能传播的波模的数量至少与应传输的信号TX的数量相同。多模光波导2将组合复用的(zusammengemultiplext)信号TX’馈送给波分复用器丽，这些组合复用的信号TX’的载波都具有相同的波长。在那里，组合复用的信号TX’与来自其他波模复用器MM的其他波长的信号组汇聚为单个多模光波导3中的信号TX”，该多模光波导3进行更远传输路径的传输。
传输路径IiFpiiFh^iiFn上后面的光学放大器0V” OV2, . . . OVn, OVnl在传输信号TX”期间同样以多模技术实现。在多模光波导3的传输路径末端，波分解复用器WD首先在各个波长分离信道组，并且在多模光波导4中分别将一组具有相同波长的信道引导到波模解复用器MD。在那里将信号RX’分离到各个波模中。因为在传输期间可能出现波模之间的过耦合，所以必须去除干涉分量。然后提供各个信号RX进行未进一步示出的进一步处理。
波模复用器MM和波分复用器WM的顺序或波模解复用器MD和波分解复用器WD的顺序可以交换。在另一未示出的构造中，因此可以首先在多个波分复用器WM中将发射站7 中单模技术的波长组合，然后才在一个共同的波模复用器MM中通过各自的波长组激发多模纤维2的波模。在接收站6中，首先信号组在单个波模解复用器MD中被分离为不同的波模，然后多个波分解复用器WD分离各个波长的信号。可替换地，波模复用器MM和波分复用器WM也可以结合为一个共同单元，类似地还可以考虑将波模解复用器MD和波分解复用器 WD组合为一个共同单元。此外，波模复用工作方式可以与偏振复用工作方式结合。
图3示出了一种波模复用器MM的一可能实施方式和原理构造。经由单模光波导 1以单模光波导1的基本模式传送信号TX。与信号TX的数量相对应的多个梯度透镜GLein 将单模光波导1输出端的场强分布转换为平行射束。在下游连接的相应数量的波模变换器 MK中，信号的场强分布被变换为使得每个信号TX在汇聚到半透明的镜面TS中及借助于梯度透镜GLaus聚焦之后激发输出侧多模光波导2的正好一个模式。波模变换器MK中场强分布的转换例如可以借助于全息装置或适当的空间滤波器进行。
在图4中示出了波模解复用器MD的实现的一个例子。多模光波导3在图下部提供来自发射站7的要分离的波模组。多模光波导3的输出信号借助于梯度透镜GLein被转换为平行射束，在半透明的镜面TS中被倍增，然后被馈送给波模变换器MK。在那里分别将期望模式的场强分布转换为在相应梯度透镜GLaus中聚焦之后激发输出侧单模光波导4的基本模式的场强分布。如果波模变换器MK保持场强分布的正交性，则波模解复用器MD将输入侧多模光波导3的每个模式分别耦入到正好一个输出侧单模光波导4中。
然后以所选择的实现方式在波模交叉干涉消除器XMIC中分离沿传输路径由波模耦合产生的干涉分量。该波模交叉干涉消除器对于每个输入耦出一部分信号，将其与影响信号大小和相位的系数相乘，并且将其引导到另一输出端。通过适当地选择也可以依赖于波长的系数，因此对于每个支路可以消除在多模光波导3中通过沿传输路径的波模耦合而附加到该支路的其他信号的分量。对干涉分量的去除也可以在转换到电气层面之后进行。为此以未进一步示出的方式，波模解复用器MD的输出信号借助于超外差式接收机被相干检测，然后转换为数字信号。干涉分量的消除于是可以同样按照波模交叉干涉消除器XMIC的原理进行，但是是借助于数字信号处理来进行。如图5所示，为了相干检测而需要的本地振荡器信号与要检测的信号的叠加也在波模解复用器MD中进行。为此，本地振荡器LO的输出信号在梯度透镜GLm中被转换为平行射束并且在半透明的镜面TS’中与要检测的信号GLein汇聚。然后借助于梯度透镜GLaus 将这两个信号耦入到一个单模光波导4中。其中有利地应使用在这里未示出的相位差异， 并且在需要的情况下还使用偏振差异。此外，本地振荡器LO的信号的馈送可以不是如这里所示的那样在一个平面中进行，而是从上面、即垂直于图示面从上面进行。在本地振荡器LO 的输出功率足够高的情况下，本地振荡器LO的信号可以借助于半透明的镜面TS’被分割并且馈送给多个梯度透镜GLm。通过该方式使得所需要的本地振荡器信号源的数量比应检测的输出信号的数量少。因为在具有相干检测或超外差式接收(iJberlagerungsempfang )的方式中
可以在电气层面中分离信号，所以如图6中所示的结构适合于作为波模解复用器md。在多模光波导3的输出端MM-LffL后面从左向右是耦合区KZ。其最后在范围SM-LWL中过渡到多个单模光波导5。其中，多个离开的单模光波导5被选择为使得对于在多模光波导3中引导的每个模式设置至少一个单模光波导5。在该结构中，属于多模光波导3中一模式的场强分布通常激发多个单模光波导5 的基本波模(Grimdmoden)。相应地，在相干检测之后在电气层面中对信号进行分离。这例如可以借助于波模交叉干涉消除器XMIC进行。代替耦合区KZ中的波导装置，也可以使用具有透镜或其他成像元件(如弯曲镜面或全息装置)的自由辐射装置。在可能的情况下，这样的装置适合于也作为波模复用器匪，用于激发发射侧多模光波导3中的波模。波模复用方法不仅适合于基于玻璃纤维的传输，而且还适合于其他波导类型，例如面(planar)波导，如果在其中能传播多个正交的波模的话。此外，传输也可以完全被动地进行，即没有被传输的波模复用信号的光学放大。
权利要求
1.一种用于利用波分复用方法经由多模光波导( 在发射站(7)和接收站(6)之间传输光学信息的方法，其特征在于用于每个要传输的波长的多个光学发射器(OS)分别生成一个信号(TX)，并且这些信号(TX)以多个波模的形式经由波模复用器(MM)和波分复用器(WM)接入到多模光波导(3) 上，其中多模光波导C3)对于每个要传输的波模具有各自的在多模光波导(3)中能传播的模式，在经由多模光波导C3)传输、并且在可能的情况下还有重新生成和/或放大信号之后， 所传输的信号经由波分解复用器(WD)被分解为相同波长的信号组，并且经由波模解复用器(MD)被分解为相同模式的信号，从所传输的解复用后的信号(RX)中去除干涉信号，该干涉信号是在经由多模光波导 (3)传输时由各个波模之间的过耦合而产生的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复用中，每个要传输的波长的信号(TX) 首先被接入到多个波模复用器(MM)上，然后接入到一个共同的波分复用器(WM)上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，用于在波模复用器(MM)中复用的信号 (TX)分别以单模光波导(1)的基本模式馈送给波模复用器(MM)或以自由辐射的形式被馈送。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在波模复用器(MM)中对场强分布进行转换，其中每个进入的信号(TX)分别激发设置在波模复用器(MM)输出侧的多模光波导(3) 的一个模式。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在波模复用器(MM)和波分复用器 (WM)之间的多模光波导(3)中能传播的波模的数量至少与在波模复用器(MM)和波分复用器(WM)之间应传输的信号(TX)的数量一样。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在波模复用器(MM)和波分复用器(WM)之间的多模光波导(3)中，组合复用的信号经由载波信号传输，这些载波信号都具有相同的波长。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，在波分复用器(WM)中，不同波长的所有信号组在单个多模光波导(3)中汇聚以传输到接收站(6)。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在复用中，每个要传输的波长的信号(TX) 首先被接入到波分复用器(WM)上，然后被接入到一个共同的波模复用器(MM)上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，用于在波分复用器(WM)中复用的信号 (TX)分别以单模光波导(1)的基本模式或以自由辐射的形式被馈送给波分复用器(WM)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在波分复用器(WM)下游连接的波模复用器(MM)中，波分复用器(WM)各自生成的波长组激发多模光波导(3)的波模。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在解复用中，所传输的信号首先被接入到波分解复用器(WD)上，然后被接入到多个波模解复用器(MD)上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，波分解复用器(WD)划分各个波长的信道组，并且将具有相同波长的一组信道经由多模光波导(4)馈送给波模解复用器(MM)。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在波模解复用器(MM)中划分各个波模的信号。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在解复用中，所传输的信号首先被接入到波模解复用器(MD)上，然后被接入到多个波分解复用器(WD)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在波模解复用器(MD)中划分各个波模的信号。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，波分解复用器(WD)划分各个波长的信号。
17.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以多模技术在发射站(7)和接收站(6)之间经由多模光波导( 对信号进行光学放大和传输。
18.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，多模光波导C3)通过增大芯直径和/或提高芯-套层边界处的折射率跳变而具有数量提高的在分级光波导中传导的波模。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，多模光波导C3)通过增大纤维参数V而在折射率特性不同形成的情况下具有数量提高的被传导的波模。
20.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用发射站(7)和接收站(6)之间多模光波导C3)的每个能传播的模式来传输各自的信号(TX)或信道，在可能的情况下结合偏振复用工作方式来使用。
21.一种用于利用波分复用方法经由多模光波导( 在发射站(7)和接收站(6)之间传输光学信息的设备，该设备尤其用于执行根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述设备包括发射站(7)，所述发射站(7)具有用于每个要传输的波长的多个光学发射器(OS)，所述光学发射器分别生成一个信号(TX)，并且这些信号(TX)经由波模复用器 (MM)和波分复用器(WM)接入到多模光波导(3)上，其中多模光波导(3)对于每个要传输的波模具有各自的在多模光波导(3)中能传播的模式，所述设备包括接收站(6)，所述接收站(6)具有多个光学接收器(OE)，所述光学接收器经由波分解复用器(WD)将所传输的信号(RX)分解为相同波长的信号组，并且经由波模解复用器(MD)将所传输的信号分解为相同模式的信号。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，发射站(7)为了复用信号(TX)而对于每个要传输的波长或波长信道分别具有一个波模复用器(MM)，并且具有处理波模复用器 (MM)的输出信号(TX’ )的一个共同的波分复用器(WD)。
23.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，发射站(7)为了复用信号(TX)而对于每个要传输的波长或波长信道分别具有一个波分复用器(WM)，并且具有处理波分复用器 (WM)的输出信号(TX’ )的一个共同的波模复用器(MM)。
24.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，接收站(6)为了解复用信号(RX)而对于所有传输的波长或波长信道具有一个共同的波分解复用器(WD)，并且具有处理波分解复用器(WD)的输出信号(RX’ )的多个波模解复用器(MM)。
25.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，接收站(6)为了解复用信号(RX)而对于所有传输的波长或波长信道具有一个共同的波模解复用器(MD)，并且具有处理波模解复用器(MD)的输出信号(RX’ )的多个波分解复用器(WD)。
26.根据权利要求21至23中任一项所述的设备，其特征在于，波模复用器(MM)在输入侧具有数量与要传输的信号信道的数量相同的梯度透镜(GLein),这些梯度透镜(GLein)将单模光波导(1)的基本模式中信号(TX)的场强分布转换为平行射束，并且在这些梯度透镜 (GLein)下游连接有波模变换器(MK)，这些波模变换器将信号(TX)的场强分布转换为使得每个信号在汇聚在半透明的镜面(化)中及借助于下游连接的梯度透镜(GLaus)聚焦之后分别激发设置在波模复用器(MM)输出侧的多模光波导O)的正好一个模式。
27.根据权利要求沈所述的设备，其特征在于，在波模变换器(MK)中设置有用于进行场强分布转换的全息装置或适当的空间滤波器。
28.根据权利要求21或对或25所述的设备，其特征在于，波模解复用器(MM)具有输入侧梯度透镜(GLein),这个输入侧梯度透镜(GLein)将多模光波导(3)的输出信号转换为平行射束，并且在这个输入侧梯度透镜(GLein)下游连接有半透明的镜面(TS)，这些半透明的镜面使平行射束倍增并且馈送给波模变换器(MK)，这些波模变换器分别将希望模式的场强分布转换为在下游连接的梯度透镜(GLaus)中聚焦之后激发输出侧单模光波导的基本模式的场强分布。
29.根据权利要求观所述的设备，其特征在于，波模变换器(MK)被构造为使得保持场强的正交性。
30.根据权利要求观或四所述的设备，其特征在于，波模解复用器(MM)将输入侧多模光波导(3)的每个模式分别耦入到正好一个输出侧单模光波导中。
31.根据权利要求观至30中任一项所述的设备，其特征在于，在波模解复用器(MM)下游连接有波模交叉干涉消除器(XMIC)，波模交叉干涉消除器分离沿传输路径(3)由波模耦合产生的干涉分量。
32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，波模交叉干涉消除器(XMIC)对于每个输入耦出一部分信号，将其与影响信号大小和相位的系数相乘，并且将其馈送给另一输出端。
33.根据权利要求观至32中任一项所述的设备，其特征在于，在波模解复用器(MM)下游连接有电气组件，该电气组件通过以下方式在转换到电气层面之后从解复用后的信号中去除干涉分量波模解复用器(MM)的输出信号借助于超外差式接收机被相干检测、然后转换为数字信号。
34.根据权利要求33所述的设备，其特征在于，在所述电气组件中设置有数字信号处理装置，该数字信号处理装置按照波模交叉干涉消除器的原理执行干涉分量的消除。
35.根据权利要求21至27中任一项所述的设备，其特征在于，用于相干检测的波导装置设置在具有耦合区(KZ)的多模光波导(3)的输出端(MM-LffL)之后，该耦合区过渡到多个单模光波导(SM-LWL)。
36.根据权利要求35所述的设备，其特征在于，离开的单模光波导(SM-LWL)的数量被选择为使得对于每个在多模光波导(MM-LWL)中传导的模式设置有至少一个单模光波导 (SM-LffL)。
37.根据权利要求35或36所述的设备，其特征在于，设置有在相干检测之后分离信号的电路，该电路优选借助于波模交叉干涉消除器(XMIC)进行分离。
38.根据权利要求35至37中任一项所述的设备，其特征在于，在所述耦合区(KZ)中设置有具有透镜或其他成像元件的自由辐射装置，所述其他成像元件例如是弯曲镜面或全息装置ο
39.根据权利要求观至34中任一项所述的设备，其特征在于，波模解复用器(MM)将本地振荡器(LO)的信号与要检测的信号叠加。
40.根据权利要求39所述的设备，其特征在于，设置有将本地振荡器(LO)的输出信号转换为平行射束并且在半透明的镜面(化)中与要检测的信号汇聚的梯度透镜(GLuj)，然后借助于梯度透镜(GLaus)将这两个信号耦入到一个单模光波导中。
41.根据权利要求40所述的设备，其特征在于，所述设备实现相位差异和/或偏振差已
42.根据权利要求39至41中任一项所述的设备，其特征在于，本地振荡器(LO)的信号能垂直于另一信号的射束引导面地在波模解复用器(MM)中被馈送。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的设备，其特征在于，本地振荡器(LO)的信号能借助于半透明的镜面(TS)被划分并且能馈送给多个梯度透镜(GLw)。
全文摘要
本发明涉及利用波分复用方法经多模光波导(3)在发射站(7)和接收站(6)间传输光学信息的方法。其中用于每个要传输的波长的多个光学发射器(OS)分别生成一信号(TX)且这些信号(TX)以多个波模的形式经波模复用器(MM)和波分复用器(WM)接入到多模光波导(3)上，其中多模光波导(3)对于每个要传输的波模具有各自的在多模光波导(3)中能传播的模式，在经多模光波导(3)传输、且在可能的情况下还有重新生成和/或放大信号后，所传输的信号经波分解复用器(WD)分解为相同波长的信号组，且经波模解复用器(MD)分解为相同模式的信号，然后从所传输的解复用后的信号(RX)中去除在经多模光波导(3)传输时由各波模间的过耦合而产生的干涉信号。
文档编号H04B10/2581GK102461020SQ201080026076
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月14日 优先权日2009年6月13日
发明者P·克鲁姆里希 申请人:多特蒙德技术大学