背景
本申请根据35u.s.c.§119要求2014年7月29日提交的美国临时申请s/n.62/030,182的优先权权益，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体结合于此。
已经引入多模光纤以增加光通信网络中的传输容量。在这些多通道光纤中利用波分复用以实现在单个纤芯或多个不同纤芯中的多个光模式的传输并帮助满足对网络容量的需求中的爆炸式增长。然而，引起由特定模式携载的信号在彼此之间耦合的模式耦合在此情况下是具有挑战性的技术问题。已引入多种方法来解决由此模式耦合所造成的信息扰乱(informationscrambling)。
多模光纤通信通道中的多输入多输出(mimo)通信依赖于具有广泛快速前向纠错与电子补偿的相干传输以分类出被扰乱的信号。如在通过引用结合于此的us授权前公开no.2014/0161439a1中所阐述的主态方法寻求将光发射到光学系统的正常模式中以限制模式耦合。不幸的是，产生、组合以及拆分这些状态所需的部件是相对复杂的并且更新与控制可能是具有挑战性的。
技术实现要素：
本公开主要涉及光通信链路的n个输出模式可被去卷积以提取输入通信信号所用的系统与方法。更具体地，来自n个同时接收到的模式信号的多个波长信号可通过测量输出主态(principalstate)以及所接收的模式场而非模式功率信息来解码。
根据本公开的一些实施例，提供了解码沿着多模光纤传输的n个叠加的相干光传输模式的方法，其中该方法包括：(i)在数据传输链路的发射部分处编码、组合并沿着多模光纤传输n个相干输入光信号(m1，m2，m3，……)，其中，数据传输链路的发射部分包括数据编码器和模式组合器；(ii)在数据传输链路的接收部分处检测n个传播光信号中的每一个，作为输出光信号，其中数据传输链路的接收部分包括相干检测硬件以及数字信号处理器；(iii)将输出光信号拆分到相干检测硬件的n个光检测通道内；(iv)利用相干检测硬件来测量输出光信号的相位和振幅，作为与输出模式m相关联的向量场矩阵
根据本公开的其他实施例，提供了光信号接收器以用于执行本文中所公开并构想的方法。
附图的若干视图的简要描述
当结合附图1阅读时，可最好地理解本公开的特定实施例的以下详细描述，图1是可根据本公开的概念来实施的数据传输链路的示意图。
具体实施方式
图1是可根据本公开的概念而被实施的数据传输链路100的示意图。构想到，该数据传输链路100可被配置为具有不同程度的复杂性的数据传输网络或电信网络的所有或部分。一般地，在图1中，相应的相干传输模式m1、m2、m3等使用数据编码器20以及模式组合器30用数据来编码并在链路100的发射部分10处输入，该数据编码器20允许单独地控制相应的相干传输模式m1、m2、m3等的属性，该模式组合器30复用经编码的传输模式m1、m2、m3等以便经由合适的光纤链路45来沿着多模光纤40传播。虽然参考n个叠加的相干传输模式m1、m2、m3等的相位与振幅的单独控制而在图1中示意性地示出数据编码器20，但是构想到数据编码器可被附加地或替代地配置成编码n个叠加的相干传输模式m1、m2、m3等的偏振和/或其他属性。构想到，本公开的数据传输链路100的发射部分10可用于实施多种编码方案，例如包括、相干光学mimo(多输入、多输出)系统。
传播信号随后在数据传输链路100的接收部分50处被接收并解码，数据传输链路100的接收部分50也可被称为光信号接收器被并示意性地示为包括相干检测硬件60(包括本地振荡器lo)以及数字信号处理器(dsp)70。还提供了模数转换器a/d以实现数字信号处理。相干检测硬件60的特定配置超出了本公开的范围并可从对此对象的多种惯用教示或仍在开发的教示中的任一种中收集到。例如，参见ly-gagnon等人的“利用载波相位估计对光学正交相移键控信号的相干检测”("coherentdetectionofopticalquadraturephase-shiftkeyingsignalswithcarrierphaseestimation")，光波技术杂志(journaloflightwavetechnology)，第24卷，第1期，12-21页，2006年1月。对dsp70进行编程以与相干检测硬件60协作并执行本公开的信号处理算法。除此之外，dsp70的特定配置也超出了本公开的范围。zhang的“用于光相干通信系统的数字信号处理”("digitalsignalprocessingforopticalcoherentcommunicationsystems,")dtufotonik，2012展现了补充本公开的关于此对象的有用教示。对zhang的第3章：“利用dsp算法进行相干检测”("coherentdetectionwithdspalgorithms")做出特别引用。
us授权前公开no.2014/0161439a1教示了在数据传输链路的接收部分处用于生成与n个传播光信号对应的输出矩阵的主态特征向量的合适硬件以及方法。前面提及的专利出版物还教示了可用于解决n个传播光信号的主态的特征值与特征矩阵的矩阵方法。这些主态特征值与特征向量可用于帮助本文中所描述的信号解码。
更具体地，本公开呈现了用于解码沿着多模光纤(其中发生了模式耦合)传输的n个叠加的相干光传输模式的方法及相关架构。参见图1，假设n个相干输入光信号(m1，m2，m3，……)在数据传输链路100的发射部分10处被编码、组合并沿着多模光纤40传输，其中n>1，通过将输出光信号拆分到接收部分50的相干检测硬件60的n个光检测通道内，n个传播光信号中的每一个在数据传输链路100的接收部分50处被检测为输出光信号。
相干检测硬件60用于测量输出光信号的相位与振幅，作为在每个模式位置处的用矩阵
更具体地，数字信号处理器可用于通过计算输出主态[psout]1xn的复转置来从输出光信号[m]out的输出主态[psout]1xn中确定输入光信号[m]in的叠加的输入态[sin]1xn。随后可根据下式从叠加的输入态[sin]1xn与输出主态[psout]1xn计算系统的广义转移矩阵[h]：
[psout]1xn＝[h][sin]1xn。
随后可至少部分地基于以下关系来提取m1、m2、m3……：
[m]in＝[h′]-1[m]out
其中，输入光信号[m]in被表示为如下：
[m]in＝(m1,m2,m3,…)。
从不同的视角，可参考数字信号处理器70的使用来描述本公开的方法和架构，以从输出光信号[m]out的输出主态[psout]1xn首先确定输入光信号[m]in的叠加的输入态[sin]1xn。随后，通过至少部分地根据以下将[sin]1xn去卷积来确定输入光信号[m]in：
[m]in＝[d][sin]1xn；以及
从[m]in中提取m1、m2、m3、……，其中[m]in＝(m1,m2,m3,…)，并且[d]是建立叠加的输入态与经组合的输入光信号之间的关系的矩阵。
从另一个视角，可参考至少部分地根据下式从所测量的向量场矩阵
其中，如在us2014/016,439a1(通过引用整体结合于此)中所描述的，[a]nxn将输出模式与输出主态关联。叠加的输入态[sin]1xn随后可至少部分地根据下式来与输入光信号(m1，m2，m3，……)的向量场fin关联：
其中，从[a]nxn、输出光信号的时间相关的向量场fj、以及与时间相关的向量场fj相关联的传播常数βi来构造[γ]nxn的元素。因此，可至少部分地从向量场fin中确定m1、m2、m3、……，其中[m]in＝(m1,m2,m3,…)。从这个视角，可对数字信号处理器70进行编程以至少部分地根据以下来确定[γ]nxn的元素：
其中，a11，a12,…是[a]nxn的元素，j是虚数，β1，β2,…是与主态时间延迟相关联的传播常数，即主态本征值方程的本征值，z是光纤40的长度，以及f1，f2,…是输出光信号的时间相关的向量场。在一个实施例中，构想到，可对数字信号处理器70进行编程以至少部分地根据下式来确定传播常数βi：
βi＝τikc
其中k＝2π/λ，且c是光速。
为了确定输入调制场，方程
可被展开以给出：
其中，
作为此方法的结果，通过使用此算法以及如在us2014/016,439a1中所测量的输出主态，人们可使用时间无关模式复用以及去复用部件将n个输出信号去卷积，藉此消除了如在us2014/016,439a1中描述的提供时间相关的复用以及去复用的需要。如本文所述，要求这些部件复用或去复用将随时间变化的叠加的主态。
注意，在本公开中对本发明的组件以特定方式“编程为”、“配置为”来使特定属性具体化、或者以特定方式起作用的陈述都是结构性的陈述，而不是期望用途的陈述。更具体地，本文中对组件被“编程”或“配置”的方式的引用指该组件的已有物理条件，并且同样地被作为该组件的结构特征的明确陈述。
在已经详细描述本公开主题并参考其特定实施例的情况下，应注意本文中公开的各个细节不应被用于暗示这些细节涉及作为本文中描述的各实施例的基本组件的元件，即使在特定元件在说明书附图的每一幅图中示出的情况下也是如此。反而，所附权利要求书应该被用作本公开的广度的唯一表示以及本文所述的各种发明的相应范围。进一步，显而易见的是，修改和变化而不脱离所附权利要求书所限定本发明的范围是可能的。更具体地，虽然本公开的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有优势的，但可构想本公开不一定限于这些方面。