本發(fā)明屬于光纖通信和導(dǎo)波光學(xué)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光纖本征模復(fù)用通信方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

伴隨著社會(huì)的高度信息化，對(duì)光通信系統(tǒng)特別是骨干光通信系統(tǒng)提出了更高的要求，表現(xiàn)為信息容量大、傳輸距離長(zhǎng)、通信質(zhì)量高和系統(tǒng)可靠性好等特性。根據(jù)目前的發(fā)展速度，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的容量將在未來(lái)十年至少提升100倍，而同期常規(guī)單模光纖通信系統(tǒng)容量的提升將會(huì)落后網(wǎng)絡(luò)流量增速一個(gè)數(shù)量級(jí)。與此同時(shí)，近年來(lái)隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量日益增長(zhǎng)，催生了新的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模式，比如通過大量信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的云計(jì)算，這其中要用到數(shù)據(jù)中心和超級(jí)計(jì)算機(jī)，大量的數(shù)據(jù)要經(jīng)過這里進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和交換。這些業(yè)務(wù)以前所未有的方式匯集數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)量急速增長(zhǎng)，迫切需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高速光互連以及超級(jí)計(jì)算機(jī)的高速光互連。因此，如何可持續(xù)提高光通信/光互連系統(tǒng)容量，以應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的容量需求，已成為光通信亟待解決的關(guān)鍵問題。事實(shí)上，所有的光通信技術(shù)追根溯源都是圍繞光波的維度資源展開，光波的基本維度資源包括幅度、相位、頻率/波長(zhǎng)、偏振、時(shí)間和橫向空間分布。提升光通信容量的各種復(fù)用技術(shù)和先進(jìn)高級(jí)調(diào)制技術(shù)正是對(duì)光波的幅度、相位、頻率/波長(zhǎng)、偏振和時(shí)間維度資源的充分利用，但隨著這些熟知光波維度資源被開發(fā)殆盡，光通信開始顯現(xiàn)“新容量危機(jī)”。為了進(jìn)一步提高光通信系統(tǒng)的容量和頻譜效率，空分復(fù)用技術(shù)(space-divisionmultiplexing，sdm)在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛關(guān)注。空分復(fù)用技術(shù)利用光波的空間維度，包括基于少模光纖、多模光纖、環(huán)形光纖等的模分復(fù)用技術(shù)和基于多芯光纖的芯分復(fù)用技術(shù)。模分復(fù)用技術(shù)是指將不同的正交空間模式(空間可以重疊)作為不同的傳輸信道，從而實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用的技術(shù)。芯分復(fù)用技術(shù)是指將空間分離的不同纖芯(空間不重疊)作為不同的傳輸信道，從而實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用的技術(shù)。類似光通信發(fā)展過程中波分復(fù)用(多個(gè)波長(zhǎng)作為多個(gè)傳輸信道)這一里程碑技術(shù)，空分復(fù)用技術(shù)作為一種新的光纖中多信道復(fù)用技術(shù)可以進(jìn)一步有效提升光通信容量及頻譜效率。

在基于光纖的空分復(fù)用技術(shù)中，目前，大多數(shù)模分復(fù)用技術(shù)利用的空間模式都是少模光纖、多模光纖、環(huán)形光纖等中的線偏振模式(linearlypolarized，lp)或軌道角動(dòng)量模式(orbitalangularmomentum，oam)。實(shí)際上，線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式都不是光纖的本征模式，而是光纖本征模式的線性疊加。從某種意義上來(lái)說，線偏振模式、軌道角動(dòng)量模式、本征模式可以看成是不同的模式基。既然可以利用線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式實(shí)現(xiàn)模分復(fù)用，當(dāng)然也可以利用本征模式實(shí)現(xiàn)模分復(fù)用。特別地，利用光纖本征模式的模分復(fù)用更加直接。當(dāng)光纖發(fā)生彎曲、形變及其他擾動(dòng)時(shí)，由本征模線性疊加而成的線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式容易受到影響，相比之下，直接基于光纖本征模的復(fù)用通信具有潛在優(yōu)勢(shì)。另外，對(duì)于傳統(tǒng)基于線偏振模式的模分復(fù)用，由于線偏振模式間嚴(yán)重的模式串?dāng)_，需要在線偏振模式復(fù)用通信系統(tǒng)中輔助以多進(jìn)多出數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(multiple-inputmultiple-outputdigitalsignalprocessing，mimo-dsp)，這顯著增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，并且隨著模式數(shù)目的增加急劇增長(zhǎng)。對(duì)于基于軌道角動(dòng)量模式的模分復(fù)用，當(dāng)模式串?dāng)_較大時(shí)(比如弱導(dǎo)少模光纖和多模光纖中)，同樣需要在軌道角動(dòng)量復(fù)用通信系統(tǒng)中輔助以mimo-dsp技術(shù)。鑒于此，對(duì)于光纖本征模復(fù)用通信，不僅是直接利用光纖本征模來(lái)進(jìn)行復(fù)用通信，更加希望可以通過低串?dāng)_本征模復(fù)用通信來(lái)降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)無(wú)需mimo-dsp技術(shù)的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)。這將為解決光通信新容量危機(jī)實(shí)現(xiàn)光通信可持續(xù)擴(kuò)容提供新思路和新途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種光纖本征模復(fù)用通信方法和系統(tǒng)，其目的在于直接利用光纖本征模式作為數(shù)據(jù)信息載體，實(shí)現(xiàn)多通道光纖本征模式低串?dāng)_復(fù)用通信。

本發(fā)明提供的光纖本征模復(fù)用通信方法，直接利用光纖本征模式作為數(shù)據(jù)信息載體，通過多通道本征模復(fù)用器將發(fā)射端多個(gè)高斯模式轉(zhuǎn)換為光纖本征模式并復(fù)用在一起，進(jìn)入本征模分離的多模光纖進(jìn)行傳輸，傳輸后通過多通道本征模解復(fù)用器將多個(gè)光纖本征模式轉(zhuǎn)換為多個(gè)高斯模式并分開，然后送入接收端進(jìn)行接收。該光纖本征模復(fù)用通信方法與單模光纖通信兼容，即發(fā)射端和接收端的多個(gè)高斯模式匹配單模光纖。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，上述方案經(jīng)過一段本征模分離的多模光纖傳輸之后，由于傳輸鏈路損耗信號(hào)變得微弱，不利于接收端接收信號(hào)。通過本征模分離的光放大器將經(jīng)過傳輸?shù)亩鄠€(gè)光纖本征模式進(jìn)行中繼放大，再耦合進(jìn)入另一端本征模分離的多模光纖進(jìn)行傳輸。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，上述方案經(jīng)過多段本征模分離的多模光纖傳輸時(shí)，使用多個(gè)本征模分離的光放大器進(jìn)行中繼放大；每經(jīng)過一段本征模分離的多模光纖傳輸，對(duì)應(yīng)使用一個(gè)本征模分離的光放大器中繼放大多個(gè)光纖本征模式，再進(jìn)入下一段本征模分離的多模光纖傳輸；本征模分離的多模光纖和本征模分離的光放大器交替使用。

本發(fā)明提供的一種光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端，多通道本征模復(fù)用器，本征模分離的多模光纖，多通道本征模解復(fù)用器以及接收端。發(fā)射端有n個(gè)發(fā)射機(jī)，n為正整數(shù)，提供n個(gè)通道光信號(hào)；多通道本征模復(fù)用器有n個(gè)輸入端口和1個(gè)輸出端口，可以將由n個(gè)輸入端口輸入的n個(gè)通道單模光纖光信號(hào)轉(zhuǎn)換為n個(gè)光纖本征模式并高效復(fù)用在一起由1個(gè)輸出端口輸出，n個(gè)輸入端口匹配單模光纖，可以和單模光纖直接對(duì)接，n個(gè)輸入端口與發(fā)射端n個(gè)發(fā)射機(jī)依次對(duì)應(yīng)連接，1個(gè)輸出端口匹配本征模分離的多模光纖并與其輸入端連接；本征模分離的多模光纖支持多通道光纖本征模式，且所有光纖本征模式完全分離，光纖本征模式間有效折射率差大、串?dāng)_低；多通道本征模解復(fù)用器有1個(gè)輸入端口和n個(gè)輸出端口，用于將由1個(gè)輸入端口輸入的復(fù)用在一起的n個(gè)通道光纖本征模式高效解復(fù)用為n個(gè)通道單模光纖光信號(hào)并由n個(gè)輸出端口輸出，1個(gè)輸入端口匹配本征模分離的多模光纖并與其輸出端連接，n個(gè)輸出端口匹配單模光纖，可以和單模光纖直接對(duì)接，n個(gè)輸出端口與接收端n個(gè)接收機(jī)依次對(duì)應(yīng)連接；接收端有n個(gè)接收機(jī)，探測(cè)n個(gè)通道光信號(hào)。

作為上述方案的改進(jìn)，在本征模分離的多模光纖和多通道本征模解復(fù)用器之間加入本征模分離的光放大器和第二段本征模分離的多模光纖。本征模分離的光放大器用于實(shí)現(xiàn)多通道光纖本征模式的中繼光放大以補(bǔ)償經(jīng)過第一段本征模分離的多模光纖的傳輸損耗，然后多通道光纖本征模式進(jìn)入第二段本征模分離的多模光纖傳輸。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，多通道本征模復(fù)用器和多通道本征模解復(fù)用器之間有m+1段本征模分離的多模光纖和m個(gè)本征模分離的光放大器，m為非負(fù)整數(shù)(m＝0，1，2，…)，本征模分離的多模光纖和本征模分離的光放大器依次交替連接，每一段本征模分離的多模光纖為一個(gè)傳輸跨距，每一個(gè)本征模分離的光放大器提供多通道本征模式的中繼光放大以補(bǔ)償傳輸損耗。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信方法和系統(tǒng)，直接利用光纖本征模式作為數(shù)據(jù)信息載體實(shí)現(xiàn)模式復(fù)用通信，這為光纖通信提供了一種全新思路和途徑。

(2)相比于傳統(tǒng)的單模光纖通信，光纖本征模復(fù)用通信利用多模光纖多通道本征模式進(jìn)行復(fù)用通信，通過多通道本征模式復(fù)用及并行傳輸，可以有效提高單根光纖的光通信容量和頻譜效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)擴(kuò)容，從而有效應(yīng)對(duì)光通信新容量危機(jī)。

(3)基于線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式的模分復(fù)用，線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式都是由光纖本征模式線性疊加而成，相比之下，光纖本征模復(fù)用通信直接利用光纖本征模式，因此更為直接。

(4)基于線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式的模分復(fù)用，當(dāng)光纖發(fā)生彎曲、形變及其他擾動(dòng)時(shí)，由光纖本征模式線性疊加而成的線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式容易受到影響，相比之下，光纖本征模式更顯優(yōu)勢(shì)。

(5)基于線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式的模分復(fù)用，由于存在模式間串?dāng)_需要在模式復(fù)用通信系統(tǒng)中輔助以mimo-dsp技術(shù)，這顯著增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，并且隨著模式數(shù)目的增加急劇增長(zhǎng)，相比之下，基于本征模分離多模光纖的本征模復(fù)用通信，由于多通道光纖本征模式有效分離，本征模式間有效折射率差大、串?dāng)_低，因此可以實(shí)現(xiàn)無(wú)需mimo-dsp技術(shù)的低串?dāng)_光纖本征模復(fù)用通信，有效降低系統(tǒng)成本和復(fù)雜度。

(6)基于線偏振模式和軌道角動(dòng)量模式的模分復(fù)用，目前復(fù)用通道數(shù)目相對(duì)較少，相比之下，基于本征模分離多模光纖的本征模復(fù)用通信，可以支持更多的本征模式通道數(shù)目，因此可以更有效提高復(fù)用通信容量和頻譜效率。

(7)光纖本征模復(fù)用通信利用的光纖本征模復(fù)用技術(shù)與現(xiàn)有光纖通信技術(shù)相兼容，比如可以與先進(jìn)高級(jí)調(diào)制格式、波分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用等傳統(tǒng)光纖通信技術(shù)相結(jié)合來(lái)更加高效提高光纖通信容量和頻譜效率。同時(shí)，由于提供單模光纖接口，因此可以和現(xiàn)有單模光纖通信系統(tǒng)無(wú)縫融合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)單模光纖通信系統(tǒng)與光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的對(duì)接。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明提供的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的另一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實(shí)施例中全光纖多通道本征模復(fù)用器和解復(fù)用器結(jié)構(gòu)圖。

圖5是實(shí)施例中本征模分離的橢圓纖芯多模光纖結(jié)構(gòu)示意及參數(shù)。(a)一種本征模分離的橢圓纖芯多模光纖的三維結(jié)構(gòu)圖和光纖橫截面圖。(b)一種本征模分離的橢圓纖芯多模光纖的折射率分布圖。(c)一種本征模分離的橢圓纖芯多模光纖支持的6個(gè)本征模式。

圖6是實(shí)施例中橢圓纖芯多模光纖中不同本征模式有效折射率隨著拉錐系數(shù)m的變化圖。

圖7是實(shí)施例中單模光纖中基模到橢圓纖芯多模光纖中本征模式的耦合仿真結(jié)果。

圖8是實(shí)施例中光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信方法和系統(tǒng)，旨在直接利用光纖本征模式作為數(shù)據(jù)信息載體，提供實(shí)現(xiàn)多通道光纖本征模式低串?dāng)_復(fù)用通信的新方法以及基于該方法的本征模復(fù)用通信系統(tǒng)。目標(biāo)是利用多模光纖的多通道本征模式進(jìn)行無(wú)需mimo-dsp技術(shù)的低串?dāng)_本征模復(fù)用通信，通過構(gòu)建并組合多個(gè)發(fā)射機(jī)、多通道本征模復(fù)用器、本征模分離的多模光纖、本征模分離的光放大器、多通道本征模解復(fù)用器和多個(gè)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)，提高光纖通信容量和頻譜效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)擴(kuò)容，以有效應(yīng)對(duì)光通信新容量危機(jī)。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光纖本征模復(fù)用通信方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信方法，具體實(shí)施方式如下：

直接利用光纖本征模式作為數(shù)據(jù)信息載體，通過多通道本征模復(fù)用器將發(fā)射端多個(gè)高斯模式轉(zhuǎn)換為光纖本征模式并復(fù)用在一起，進(jìn)入本征模分離的多模光纖進(jìn)行傳輸，傳輸后通過多通道本征模解復(fù)用器將多個(gè)光纖本征模式轉(zhuǎn)換為多個(gè)高斯模式并分開，然后送入接收端進(jìn)行接收。該光纖本征模復(fù)用通信方法與單模光纖通信兼容，即發(fā)射端和接收端的多個(gè)高斯模式匹配單模光纖。

本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)，具體實(shí)施方式如下：

發(fā)射端100有n個(gè)發(fā)射機(jī)，n為正整數(shù)，提供n個(gè)通道光信號(hào)；多通道本征模復(fù)用器200有n個(gè)輸入端口和1個(gè)輸出端口，可以將由n個(gè)輸入端口輸入的n個(gè)通道單模光纖光信號(hào)轉(zhuǎn)換為n個(gè)光纖本征模式并高效復(fù)用在一起由1個(gè)輸出端口輸出，n個(gè)輸入端口匹配單模光纖，可以和單模光纖直接對(duì)接，n個(gè)輸入端口與發(fā)射端100中n個(gè)發(fā)射機(jī)依次對(duì)應(yīng)連接，1個(gè)輸出端口匹配本征模分離的多模光纖300并與其輸入端連接；本征模分離的多模光纖300支持多通道光纖本征模式，且所有光纖本征模完全分離，光纖本征模式間有效這宿舍率差大、串?dāng)_低；多通道本征模解復(fù)用器400有1個(gè)輸入端口和n個(gè)輸出端口，可以將由1個(gè)輸入端口輸入的復(fù)用在一起的n個(gè)通道光纖本征模式高效解復(fù)用為n個(gè)通道單模光纖光信號(hào)并由n個(gè)輸出端口輸出，1個(gè)輸入端口匹配本征模分離的多模光纖300并與其輸出端連接，n個(gè)輸出端口匹配單模光纖，可以和單模光纖直接對(duì)接，n個(gè)輸出端口與接收端500中n個(gè)接收機(jī)依次對(duì)應(yīng)連接；接收端500有n個(gè)接收機(jī)，探測(cè)n個(gè)通道光信號(hào)。

如圖2所示，本發(fā)明提供的一種光纖本征模復(fù)用通信改進(jìn)方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信改進(jìn)方法，具體實(shí)施方式如下：

多個(gè)光纖本征模式經(jīng)過一段本征模分離的多模光纖傳輸之后，由于傳輸鏈路損耗信號(hào)變得微弱，不利于接收端接收信號(hào)。通過本征模分離的光放大器將經(jīng)過一段本征模分離的多模光纖傳輸?shù)亩鄠€(gè)光纖本征模式進(jìn)行放大，再耦合進(jìn)入另一段本征模分離的多模光纖進(jìn)行傳輸。

本發(fā)明還提供一種光纖本征模通信系統(tǒng)的改進(jìn)方案，具體實(shí)施方式如下：

該系統(tǒng)不僅包括圖1中的發(fā)射端100，多通道本征模復(fù)用器200，本征模分離的多模光纖300，多通道本征模解復(fù)用器400，接收端500，還在本征模分離的多模光纖300和多通道本征模解復(fù)用器400之間加入了本征模分離的光放大器600和另一段本征模分離的多模光纖700。經(jīng)過第一段本征模分離的多模光纖300傳輸之后，信號(hào)變得微弱，不利于第二段本征模分離的多模光纖700繼續(xù)傳輸。發(fā)射端100的n個(gè)發(fā)射機(jī)提供的n個(gè)通道高斯模式光信號(hào)由多通道本征模復(fù)用器200高效復(fù)用為n個(gè)通道光纖本征模式，經(jīng)過第一段本征模分離的多模光纖300傳輸之后的n個(gè)通道光纖本征模式微弱信號(hào)經(jīng)過本征模分離的光放大器600進(jìn)行中繼放大，然后再進(jìn)入第二段本征模分離的多模光纖700繼續(xù)傳輸，傳輸后再進(jìn)入多通道本征模解復(fù)用器400將n個(gè)通道光纖本征模式高效解復(fù)用為n個(gè)通道高斯模式信號(hào)并分開，最后由接收端500的n個(gè)接收機(jī)進(jìn)行接收。

如圖3所示，本發(fā)明提供的一種光纖本征模復(fù)用通信的另一種改進(jìn)方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種光纖本征模復(fù)用通信的進(jìn)一步改進(jìn)方法，具體實(shí)施方式如下：

上述方案多個(gè)光纖本征模式經(jīng)過多段本征模分離的多模光纖傳輸時(shí)，需要多次中繼放大，每經(jīng)過一段本征模分離的多模光纖傳輸，對(duì)應(yīng)使用一個(gè)本征模分離的光放大器中繼放大多個(gè)光纖本征模式，再進(jìn)入下一段本征模分離的多模光纖傳輸，本征模分離的多模光纖和本征模分離的光放大器交替使用。

本發(fā)明還提供一種光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)方案，具體實(shí)施方式如下：

多通道本征模復(fù)用器200和多通道本征模解復(fù)用器400之間有m+1段本征模分離的多模光纖300和m個(gè)本征模分離的光放大器600，m為非負(fù)整數(shù)(m＝0，1，2，……)，本征模分離的多模光纖和本征模分離的光放大器依次交替連接，每一段本征模分離的多模光纖為一個(gè)傳輸跨距，每一個(gè)本征模分離的光放大器提供多通道本征模式的中繼光放大以補(bǔ)償傳輸損耗。

下面介紹本發(fā)明提供的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例，以舉例說明圖1所示的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)，其中，本征模分離的復(fù)用器和解復(fù)用器基于光纖定向耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)，本征模分離的多模光纖采用橢圓纖芯多模光纖，支持6個(gè)光纖本征模式實(shí)施例光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)如下：

如圖4所示是全光纖本征模復(fù)用/解復(fù)用器結(jié)構(gòu)圖。從左向右為復(fù)用器，從右向左為解復(fù)用器。這里以復(fù)用器進(jìn)行說明。輸入端口1，3，5分別輸入x方向偏振的高斯模式光信號(hào)，輸入端口2，4，6分別輸入y方向偏振的高斯模式光信號(hào)。輸入端口1，2的高斯模式光信號(hào)經(jīng)過第一光纖偏振合束器7進(jìn)行合束后通過第一單模光纖10與橢圓纖芯多模光纖13耦合，輸入端口3，4的高斯模式光信號(hào)經(jīng)過第二光纖偏振合束器8進(jìn)行合束后通過第二單模光纖11與橢圓纖芯多模光纖13耦合，輸入端口5，6的高斯模式光信號(hào)經(jīng)過第三光纖偏振合束器9進(jìn)行合束后通過第三單模光纖12與橢圓纖芯多模光纖13耦合，其中橢圓纖芯多模光纖13是從細(xì)到粗緩變的，合束后的高斯模式光信號(hào)在不同位置與橢圓纖芯多模光纖13進(jìn)行有效折射率匹配，可以激發(fā)6個(gè)不同的光纖本征模式并保持到最終的橢圓纖芯多模光纖13中。這里，還利用了光纖定向耦合的偏振相關(guān)性，即x方向偏振的高斯模式定向耦合激發(fā)光纖本征模式y方向偏振的高斯模式定向耦合激發(fā)光纖本征模式

如圖5所示是本征模分離的橢圓纖芯多模光纖結(jié)構(gòu)示意及參數(shù)。(a)為橢圓纖芯多模光纖的三維結(jié)構(gòu)圖和光纖橫截面圖。(b)為橢圓纖芯多模光纖的折射率分布圖，橫軸表示橢圓芯光纖的尺寸，縱軸表示折射率n，其中實(shí)線描述橢圓長(zhǎng)軸a的折射率分布，虛線描述橢圓短軸b的折射率分布。(c)為橢圓纖芯多模光纖支持的6個(gè)光纖本征模式。的上標(biāo)表示本征模式的偏振方向，下標(biāo)m，n分別表示x，y方向的光斑個(gè)數(shù)。這里，橢圓纖芯多模光纖所支持的和有效折射率差還不是太大，所支持的光纖本征模式數(shù)目還不是很多，通過將熊貓型應(yīng)力區(qū)光纖或者領(lǐng)結(jié)型(也叫蝴蝶型)應(yīng)力區(qū)光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和橢圓纖芯光纖或者橢圓環(huán)形芯光纖的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行融合，可以實(shí)現(xiàn)支持多通道光纖本征模式，且所有光纖本征模式完全分離，光纖本征模式間有效折射率差大、串?dāng)_低。

如圖6所示是橢圓纖芯多模光纖中不同本征模式有效折射率隨著拉錐系數(shù)m的變化圖。由于單模光纖中基模的有效折射率為1.444389，據(jù)此圖可得出不同光纖本征模式與單模光纖基模相匹配時(shí)所對(duì)應(yīng)的橢圓纖芯多模光纖拉錐系數(shù)。

如圖7所示是單模光纖中基模lp01到橢圓纖芯多模光纖中不同光纖本征模式的耦合仿真結(jié)果圖。根據(jù)圖4所示方案和圖6中得出的單模光纖基模與橢圓纖芯多模光纖本征模的匹配系數(shù)，分別仿真出單模光纖基模到橢圓纖芯多模光纖6個(gè)光纖本征模式的耦合過程。

如圖8所示是實(shí)施例中光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。發(fā)射端100的6個(gè)發(fā)射機(jī)分別將攜帶不同數(shù)據(jù)信息的高斯模式光信號(hào)送至多通道本征模復(fù)用器200的6個(gè)輸入端口，經(jīng)過多通道本征模復(fù)用器200后得到復(fù)用在一起的6個(gè)通道光纖本征模式，經(jīng)過本征模分離的橢圓纖芯多模光纖300傳輸后，6個(gè)通道光纖本征模式進(jìn)入多通道本征模解復(fù)用器400解復(fù)用為6個(gè)通道高斯模式，分別從多通道本征模解復(fù)用器400的6個(gè)輸出端口輸出進(jìn)入接收端500的6個(gè)接收機(jī)進(jìn)行接收，這樣就完成了利用光纖本征模式進(jìn)行通信的光纖本征模復(fù)用通信系統(tǒng)。

值得注意的是，本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式實(shí)施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡(jiǎn)單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。