本技术涉及光学,尤其涉及一种光传输系统、光传输方法和光通信系统。
背景技术:
1、随着5g通信、人工智能、超高清视频等大规模数据应用的蓬勃发展,光纤传输系统需要更高的传输容量来保障日益增长的业务流量需求,而传统的单纤单向光传输系统已经逐渐显现出容量瓶颈,基于此,单纤双向光传输系统逐渐被提出。由于单纤双向光传输系统所具备的低传输成本、高光纤容量等优势,因此,能够支持单线双向光传输的新的光传输技术以光传输介质逐渐成为光学领域与通信领域研究的重点之一。
2、现有的已实现的单纤双向传输方案较多,如同频或非同频的单纤双向光传输系统、基于波长变换和光相位共轭实现光放大的单纤双向光传输系统等。但是,现有的单纤双向光传输系统中普遍存在较为严重的瑞利散射、反射以及光纤的非线性效应,使得信号光在单纤双向光传输系统的传输质量受到较大影响。这就导致现有的单纤双向光传输系统的信号光传输质量较差,其适用性有待提升。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本技术提供了一种光传输系统、光传输方法和光通信系统。该光传输系统可有效抑制瑞利背向散射、反射以及光纤的非线性效应的影响,其信号光传输质量好,适用性强。
2、第一方面,本技术实施例提供了一种光传输系统。该光传输系统包括第一光传输组件、光学相位共轭opc模块以及第二光传输组件。所述第一光传输组件通过所述opc模块与所述第二光传输组件相连接。实际工作时,第一光传输组件用于接收第一信号光,并将传输了第一预设距离的第一信号光出射给所述opc模块。其中,第一信号光在第一光传输组件的两端的光功率相同。opc模块用于对传输了第一预设距离的第一信号光进行光相位共轭以得到第二信号光,并将所述第二信号光出射给所述第二光传输组件。其中,所述第二信号光在所述第二光传输组件中传输时所产生的相移与所述第一信号光在所述第一光传输组件中传输时所产生的相移的方向相反。第二光传输组件用于接收所述第二信号光,并出射传输了第二预设距离的第二信号光。其中,所述第二信号光在所述第二光传输组件的两端的光功率相同。
3、在上述实现中,该光传输系统一方面可通过第一光传输组件和第二光传输组件实现信号光的无损传输,从而克服了瑞利背向散射及反射对信号光传输质量的影响。同时,其又可基于第一光传输组件、第二光传输组件以及opc模块抑制了非线性效应导致的光相位偏差,从而避免了光纤的非线性效应对信号光传输质量的影响。因此,该光传输系统的瑞利背向散射、反射以及光纤的非线性效应对信号光的传输质量的影响得到了有效的抑制,其信号光的传输质量得到了有效的提升。所以,采用该光传输系统,可有效解决现有单纤双向光传输系统的光信号传输质量差,适用性低的问题。
4、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第一预设距离等于所述第二预设距离,所述第二信号光传输了第二预设距离后所产生的相移与所述第一信号光传输了第一预设距离后所产生的相移之和为零。这里,保证第一光传输组件10的光传输距离与第二光传输组件30的光传输距离相同,就可以使得信号光在第二光传输组件中传输时所引入的相位与在第一光传输组件中传输时所引入的相移完全抵消,从而达到彻底消除光纤的非线性效应对信号光的传输质量的影响的目的。这样可以进一步提升光传输系统100的信号光的传输质量。
5、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第二光传输组件还用于接收第三信号光,并将传输了第二预设距离的第三信号光出射给所述opc模块。其中,所述第三信号光在所述第二光传输组件的两端的光功率相同。所述opc模块还用于对所述传输了第二预设距离的第三信号光进行光相位共轭以得到第四信号光,并将所述第四信号光出射给所述第一光传输组件。其中,所述第三信号光在所述第二光传输组件中传输时所产生的相移与所述第四信号光在所述第一光传输组件中传输时所产生的相移的方向相反。所述第一光传输组件用于接收所述第四信号光,并出射传输了第一预设距离的第四信号光。其中,所述第四信号光在所述第一光传输组件的两端的光功率相同。
6、在上述实现中,光传输系统还可通过第一光传输组件、第二光传输组件以及opc模块实现信号光的双向传输,这样可进一步提升光传输系统的适用性。
7、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述opc模块包括第一耦合分光器、非线性波导、第二耦合分光器以及第一泵浦光源,所述第一耦合分光器通过所述非线性波导与所述第二耦合分光器相连接,所述第一耦合分光器还分别与所述第一光传输组件以及所述第一泵浦光源相连接,所述第二耦合分光器还分别与所述第二光传输组件以及所述第一泵浦光源相连接。所述第一耦合分光器用于接收所述传输了第一预设距离的第一信号光以及所述第一泵浦光源提供的第一泵浦光,将所述第一泵浦光以及所述传输了第一预设距离的第一信号光合束得到第五信号光,并向所述非线性波导出射所述第五信号光。所述非线性波导用于对所述第五信号光进行光相位共轭以得到光相位共轭后的第五信号光,并向所述第二耦合分光器发送所述光相位共轭后的第五信号光。所述第二耦合分光器用于将所述光相位共轭后的第五信号光分解成所述第二信号光以及所述第一泵浦光,并向所述第二光传输组件出射所述第二信号光。
8、在上述实现中,opc模块由具备分光、耦合功能的耦合分光器、非线性波导以及泵浦光源构成,其结构简单且成本低,有利于降低光传输系统的成本,提升其实用性。
9、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第二耦合分光器用于接收所述传输了第二预设距离的第三信号光以及所述第一泵浦光源提供的第二泵浦光,将所述第二泵浦光以及所述传输了第二预设距离的第三信号光合束得到第六信号光,并向所述非线性波导出射所述第六信号光。所述非线性波导用于对所述第六信号光进行光相位共轭以得到光相位共轭后的第六信号光,并向所述第一耦合分光器发送所述光相位共轭后的第六信号光。所述第一耦合分光器用于将所述光相位共轭后的第六信号光分解成所述第四信号光以及所述第二泵浦光,并向所述第一光传输组件出射所述第四信号光。
10、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第一光传输组件包括通过2n个第一光放大器连接的n段第一传输光纤,所述n段第一传输光纤中的每段第一传输光纤的两端分别设置有一个第一光放大器,所述n段第一传输光纤的总长度等于所述第一预设距离,所述n段第一传输光纤中的一段第一传输光纤的一端通过一个第一光放大器与所述opc模块相连接。n为大于或者等于1的正整数。所述n段第一传输光纤中的每段第一传输光纤连接的两个第一光放大器用于对在所述每段第一传输光纤中传输的第一信号光进行光功率放大,以使得所述每段第一传输光纤实现针对所述第一信号光的无损耗传输。
11、在上述实现中,第一光传输组件由通过2n个第一光放大器相互连接的n段第一传输光纤构成,通过每段第一传输光纤的两端均设置光放大器来对每段第一传输光纤所传输的信号光进行两次光功率放大,可保证每段第一传输光纤都能够实现信号光的无损耗传输,这样就可以保证第一光传输组件能够实现针对第一信号光的无损耗传输,从而克服瑞利背向散射以及反射对第一信号光的传输质量的影响。
12、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述每段第一传输光纤连接的两个第一光放大器还用于对在所述每段第一传输光纤中传输的第四信号光进行光功率放大,以使得所述每段第一传输光纤实现针对所述第四信号光的无损耗传输。
13、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述光传输系统还包括控制器,所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器为分布式拉曼放大器。所述每个第一光放大器包括光耦合器以及第二泵浦光源,所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源与所述控制器以及所述每个第一光放大器包含的光耦合器相连接,所述每个第一光放大器包含的光耦合器还与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤相连接。所述控制器用于控制所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源输出预设波长和预设光功率的第三泵浦光。所述每个第一光放大器包含的光耦合器用于将所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源输出的第三泵浦光耦合至与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤,以通过所述第三泵浦光对在所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤中传输的第一信号光进行拉曼放大。
14、在上述实现中,以分布式拉曼放大器来作为第一光传输组件中的第一光放大器,并且结合每段第一传输光纤两端所连接的两个分布式拉曼放大器同时实现前向拉曼放大和后向拉曼放大。这样,一方面能够保证对每段第一传输光纤中传输的信号光的放大效果,从而保证每段第一传输光纤都能实现信号光的无损耗传输。另一方面也可以降低第一光放大器的实现成本,进而降低光传输系统的实现成本。
15、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第二光传输组件包括通过2m个第二光放大器连接的m段第二传输光纤。所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤的两端分别设置有一个第二光放大器,所述m段第二传输光纤的总长度等于所述第二预设距离,所述m段第二传输光纤中的一段第二传输光纤的一端通过一个第二光放大器与所述opc模块相连接。m为大于或者等于1的正整数。所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤两端设置的两个第二光放大器用于对在所述每段第二传输光纤中传输的第二信号光进行光功率放大,以使得所述每段第二传输光纤实现针对所述第二信号光的无损耗传输。
16、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤两端设置的两个第二光放大器还用于对在所述每段第二传输光纤中传输的第三信号光进行光功率放大,以使得所述每段第二传输光纤实现针对所述第三信号光的无损耗传输。
17、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述第三信号光与所述第一信号光的波长相同,或者,所述第三信号光与所述第一信号光的频谱存在重叠。这样可以提升光传输系统的光纤容量。
18、结合第一方面,在一种可选的实现方式中,所述非线性波导为高非线性光纤、周期极化铌酸锂晶体ppln或者四氮化三硅si3n4波导。
19、第二方面,本技术提供了一种光传输方法,该方法适用于前文第一方面中的任意一种可能的实现方式所提供的光传输系统。所述光传输系统包括第一光传输组件、光学相位共轭opc模块以及第二光传输组件,所述第一光传输组件通过所述opc模块与所述第二光传输组件相连接。光通信系统通过所述第一光传输组件接收第一信号光,并将传输了第一预设距离的第一信号光出射给所述opc模块。其中,所述第一信号光在所述第一光传输组件的两端的光功率相同。光通信系统通过所述opc模块对所述传输了第一预设距离的第一信号光进行光相位共轭以得到第二信号光,并将所述第二信号光出射给所述第二光传输组件。其中,所述第二信号光在所述第二光传输组件中传输时所产生的相移与所述第一信号光在所述第一光传输组件中传输时所产生的相移方向相反。光通信系统通过所述第二光传输组件接收所述第二信号光,并出射传输了第二预设距离的第二信号光。其中,所述第二信号光在所述第二光传输组件的两端的光功率相同。
20、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一预设距离等于所述第二预设距离,所述第二信号光传输了第二预设距离后所产生的相移与所述第一信号光传输了第一预设距离后所产生的相移之和为零。
21、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,光通信系统还可通过所述第二光传输组件接收第三信号光,并将传输了第二预设距离的第三信号光出射给所述opc模块。其中,所述第三信号光在所述第二光传输组件的两端的光功率相同。光通信系统还可通过所述opc模块对所述传输了第二预设距离的第三信号光进行光相位共轭以得到第四信号光,并将所述第四信号光出射给所述第一光传输组件。其中,所述第三信号光在所述第二光传输组件中传输时所产生的相移与所述第四信号光在所述第一光传输组件中传输时所产生的相移的方向相反。光通信系统还可通过所述第一光传输组件接收所述第四信号光,并出射传输了第一预设距离的第四信号光。其中,所述第四信号光在所述第一光传输组件的两端的光功率相同。
22、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述opc模块包括第一耦合分光器、非线性波导、第二耦合分光器以及第一泵浦光源。光通信系统通过所述第一耦合分光器接收所述传输了第一预设距离的第一信号光以及所述第一泵浦光源提供的第一泵浦光,将所述第一泵浦光以及所述传输了第一预设距离的第一信号光合束得到第五信号光,并向所述非线性波导出射所述第五信号光。光通信系统通过所述非线性波导对所述第五信号光进行光相位共轭以得到光相位共轭后的第五信号光,并向所述第二耦合分光器发送所述光相位共轭后的第五信号光。光通信系统通过所述第二耦合分光器将所述光相位共轭后的第五信号光分解成所述第二信号光以及所述第一泵浦光,并向所述第二光传输组件出射所述第二信号光。
23、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,光通信系统通过所述第二耦合分光器接收所述传输了第二预设距离的第三信号光以及所述第一泵浦光源提供的第二泵浦光,将所述第二泵浦光以及所述传输了第二预设距离的第三信号光合束得到第六信号光,并向所述非线性波导出射所述第六信号光。光通信系统通过所述非线性波导对所述第六信号光进行光相位共轭以得到光相位共轭后的第六信号光,并向所述第一耦合分光器发送所述光相位共轭后的第六信号光。光通信系统通过所述第一耦合分光器将所述光相位共轭后的第六信号光分解成所述第四信号光以及所述第二泵浦光,并向所述第一光传输组件出射所述第四信号光。
24、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第一光传输组件包括通过2n个第一光放大器连接的n段第一传输光纤,所述n段第一传输光纤中的每段第一传输光纤的两端分别设置有一个第一光放大器,所述n段第一传输光纤的总长度等于所述第一预设距离,所述n段第一传输光纤中的一段第一传输光纤的一端通过一个第一光放大器与所述opc模块相连接,n为大于或者等于1的正整数。光通信系统通过所述n段第一传输光纤接收第一信号光,并将传输了第一预设距离的第一信号光出射给所述opc模块。并且在传输所述第一信号光时,光通信系统通过所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器对所述第一信号光进行光功率放大,以使得所述n段第一传输光纤实现针对所述第一信号光的无损耗传输。
25、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,光通信系统通过所述n段第一传输光纤接收第四信号光,并将传输了第一预设距离的第四信号光出射给所述opc模块。并且在传输所述第四信号光时,光通信系统通过所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器对所述第四信号光进行光功率放大,以使得所述n段第一传输光纤实现针对所述第四信号光的无损耗传输。
26、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述光传输系统还包括控制器,所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器为分布式拉曼放大器,所述每个第一光放大器包括光耦合器以及第二泵浦光源,所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源与所述控制器以及所述每个第一光放大器包含的光耦合器相连接,所述每个第一光放大器包含的光耦合器还与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤相连接。光通信系统通过所述控制器控制所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源输出预设波长和预设光功率的第三泵浦光。光通信系统通过所述每个第一光放大器包含的光耦合器将所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源输出的第三泵浦光耦合至与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤,基于所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源输出的第三泵浦光在所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤中传输第一信号光进行拉曼放大。
27、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第二光传输组件包括通过2m个第二光放大器连接的m段第二传输光纤,所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤的两端分别设置有一个第二光放大器,所述m段第二传输光纤的总长度等于所述第二预设距离,所述m段第二传输光纤中的一段第二传输光纤的一端通过一个第二光放大器与所述opc模块相连接,m为大于或者等于1的正整数。光通信系统通过所述m段第二传输光纤接收第二信号光,并出射传输了第二预设距离的第二信号光。并且在传输所述第二信号光时,光通信系统通过所述2m个第二光放大器中的每个第二光放大器对所述第二信号光进行光功率放大,以使得所述m段第二传输光纤实现针对所述第二信号光的无损耗传输。
28、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,光通信系统通过所述m段第二传输光纤接收第三信号光,并向所述opc模块出射传输了第二预设距离的第三信号光。并且在传输所述第三信号光时,光通信系统通过所述2m个第二光放大器中的每个第二光放大器对在所述每个第二光放大器所里连接的第二光纤中传输的第三信号光进行光功率放大,以使得所述m段第二传输光纤实现针对所述第二信号光的无损耗传输。
29、结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述第三信号光与所述第一信号光的波长相同,或者,所述第三信号光与所述第一信号光的频谱存在重叠。
30、第三方面,本技术提供了一种光通信系统,该光通信系统可包括第一光收发设备、第二光收发设备以及前文第一方面中的任意一种可能的实现方式所提供的光传输系统。实际工作中,第一光收发设备、第二光收发设备可通过该光传输系统进行信号光的传输。
31、上述第二方面和第三方面提供的方案,用于实现或配合实现上述第一方面中的任一项提供的光传输系统,因此可以与第一方面达到相同或相应的有益效果,此处不再进行赘述。
32、综上,采用本技术提供的光传输系统和光传输方法,可有效解决现有单纤双向光传输系统的光信号传输质量差,适用性低的问题。
1.一种光传输系统,其特征在于,所述光传输系统包括第一光传输组件、光学相位共轭opc模块以及第二光传输组件,所述第一光传输组件通过所述opc模块与所述第二光传输组件相连接;
2.根据权利要求1所述的光传输系统,其特征在于,所述第一预设距离等于所述第二预设距离,所述第二信号光传输了第二预设距离后所产生的相移与所述第一信号光传输了第一预设距离后所产生的相移之和为零。
3.根据权利要求1或2所述的光传输系统,其特征在于,所述第二光传输组件还用于接收第三信号光,并将传输了第二预设距离的第三信号光出射给所述opc模块,其中,所述第三信号光在所述第二光传输组件的两端的光功率相同;
4.根据权利要求3所述的光传输系统,其特征在于,所述opc模块包括第一耦合分光器、非线性波导、第二耦合分光器以及第一泵浦光源,所述第一耦合分光器通过所述非线性波导与所述第二耦合分光器相连接,所述第一耦合分光器还分别与所述第一光传输组件以及所述第一泵浦光源相连接,所述第二耦合分光器还分别与所述第二光传输组件以及所述第一泵浦光源相连接;
5.根据权利要求4所述的光传输系统,其特征在于,所述第二耦合分光器用于接收所述传输了第二预设距离的第三信号光以及所述第一泵浦光源提供的第二泵浦光,将所述第二泵浦光以及所述传输了第二预设距离的第三信号光合束得到第六信号光,并向所述非线性波导出射所述第六信号光;
6.根据权利要求3-5任一项所述的光传输系统,其特征在于,所述第一光传输组件包括通过2n个第一光放大器连接的n段第一传输光纤,所述n段第一传输光纤中的每段第一传输光纤的两端分别设置有一个第一光放大器,所述n段第一传输光纤的总长度等于所述第一预设距离,所述n段第一传输光纤中的一段第一传输光纤的一端通过一个第一光放大器与所述opc模块相连接,n为大于或者等于1的正整数;
7.根据权利要求6所述的光传输系统,其特征在于,所述每段第一传输光纤连接的两个第一光放大器还用于对在所述每段第一传输光纤中传输的第四信号光进行光功率放大,以使得所述每段第一传输光纤实现针对所述第四信号光的无损耗传输。
8.根据权利要求6或7所述的光传输系统,其特征在于,所述光传输系统还包括控制器,所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器为分布式拉曼放大器,所述每个第一光放大器包括光耦合器以及第二泵浦光源,所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源与所述控制器以及所述每个第一光放大器包含的光耦合器相连接,所述每个第一光放大器包含的光耦合器还与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤相连接;
9.根据权利要求3-8任一项所述的光传输系统,其特征在于,所述第二光传输组件包括通过2m个第二光放大器连接的m段第二传输光纤,所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤的两端分别设置有一个第二光放大器,所述m段第二传输光纤的总长度等于所述第二预设距离,所述m段第二传输光纤中的一段第二传输光纤的一端通过一个第二光放大器与所述opc模块相连接,m为大于或者等于1的正整数;
10.根据权利要求9所述的光传输系统,其特征在于,所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤两端设置的两个第二光放大器还用于对在所述每段第二传输光纤中传输的第三信号光进行光功率放大,以使得所述每段第二传输光纤实现针对所述第三信号光的无损耗传输。
11.根据权利要求3-10任一项所述的光传输系统,其特征在于,所述第三信号光与所述第一信号光的波长相同,或者,所述第三信号光与所述第一信号光的频谱存在重叠。
12.根据权利要求4或5所述的光传输系统,其特征在于,所述非线性波导为高非线性光纤、周期极化铌酸锂晶体ppln或者四氮化三硅si3n4波导。
13.一种光传输方法,其特征在于,所述方法应用于光传输系统,所述光传输系统包括第一光传输组件、光学相位共轭opc模块以及第二光传输组件,所述第一光传输组件通过所述opc模块与所述第二光传输组件相连接;
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述第一预设距离等于所述第二预设距离,所述第二信号光传输了第二预设距离后所产生的相移与所述第一信号光传输了第一预设距离后所产生的相移之和为零。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,所述opc模块包括第一耦合分光器、非线性波导、第二耦合分光器以及第一泵浦光源;
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述通过所述opc模块对所述传输了第二预设距离的第三信号光进行光相位共轭以得到第四信号光,并将所述第四信号光出射给所述第一光传输组件,包括:
18.根据权利要求15-17任一项所述的方法,其特征在于,所述第一光传输组件包括通过2n个第一光放大器连接的n段第一传输光纤,所述n段第一传输光纤中的每段第一传输光纤的两端分别设置有一个第一光放大器,所述n段第一传输光纤的总长度等于所述第一预设距离,所述n段第一传输光纤中的一段第一传输光纤的一端通过一个第一光放大器与所述opc模块相连接,n为大于或者等于1的正整数;
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述通过所述第一光传输组件接收所述第四信号光,并出射传输了第一预设距离的第四信号光,包括:
20.根据权利要求18或19所述的方法,其特征在于,所述光传输系统还包括控制器,所述2n个第一光放大器中的每个第一光放大器为分布式拉曼放大器,所述每个第一光放大器包括光耦合器以及第二泵浦光源,所述每个第一光放大器包含的第二泵浦光源与所述控制器以及所述每个第一光放大器包含的光耦合器相连接,所述每个第一光放大器包含的光耦合器还与所述每个第一光放大器连接的第一传输光纤相连接;
21.根据权利要求15-20任一项所述的方法,其特征在于,所述第二光传输组件包括通过2m个第二光放大器连接的m段第二传输光纤,所述m段第二传输光纤中的每段第二传输光纤的两端分别设置有一个第二光放大器,所述m段第二传输光纤的总长度等于所述第二预设距离,所述m段第二传输光纤中的一段第二传输光纤的一端通过一个第二光放大器与所述opc模块相连接,m为大于或者等于1的正整数;
22.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,所述通过所述第二光传输组件接收所述第三信号光,并出射传输了第二预设距离的第三信号光,包括:
23.根据权利要求14-22任一项所述的方法,其特征在于,所述第三信号光与所述第一信号光的波长相同,或者,所述第三信号光与所述第一信号光的频谱存在重叠。
24.一种光通信系统,其特征在于,所述光通信系统包括第一光收发设备、第二光收发设备以及如权利要求1-12任一项所述的光传输系统;
