光纤传输系统及装置

摘要

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光纤传输系统及装置，该光纤传输系统包括：光频梳光源、第一分光器、至少两个调制模块以及至少两个接收机；光频梳光源将产生的光频梳信号传输至第一分光器；第一分光器对光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，并将晶振信号传输至各接收机，将光源信号传输至各调制模块；调制模块对光源信号进行信号调制，获得波分复用信号，并将波分复用信号传输至对应的接收机；接收机根据晶振信号和波分复用信号接收和恢复发端数据。相比于现有的需额外采用一个本地光源提供晶振信号，本发明可直接对光频梳光源产生的光频梳信号分光获得晶振信号，无需额外设置一个本地光源，降低了系统成本。

权利要求

1.一种光纤传输系统，其特征在于，所述光纤传输系统包括：光频梳光源、第一分光器、至少两个调制模块以及至少两个接收机；

其中，所述第一分光器分别与所述光频梳光源、各调制模块以及各接收机连接，所述各接收机分别与目标传输设备以及对应的调制模块连接；

所述光频梳光源，用于将产生的光频梳信号传输至所述第一分光器；

所述第一分光器，用于对所述光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，并将所述晶振信号传输至所述各接收机，将所述光源信号传输至所述各调制模块；

所述调制模块，用于对所述光源信号进行信号调制，获得波分复用信号，并将波分复用信号传输至对应的接收机；

所述接收机，用于根据所述晶振信号和所述波分复用信号接收和恢复发端数据；

所述调制模块包括：第一波长复用器、第二波长复用器以及至少两个调制器；

其中，所述第一波长复用器分别与所述第一分光器以及各调制器连接，所述第二波长复用器分别与所述各调制器以及对应的接收机连接；

所述第一波长复用器，用于对所述光源信号进行波长分离，获得单波长载波信号，并将所述单波长载波信号传输至所述各调制器进行信号调制，获得数据光信号；

所述第二波长复用器，用于对所述数据光信号进行合并，获得波分复用信号，并将所述波分复用信号传输至对应的接收机；

所述光纤传输系统还包括：空间复用器、空分复用光纤以及空间解复用器；

其中，所述空间复用器分别与所述第二波长复用器和所述第一分光器连接，所述空间复用器还通过所述空分复用光纤与所述空间解复用器连接，所述空间解复用器与所述各接收机连接；

所述空间复用器，用于对所述波分复用信号和所述晶振信号进行复用，并将复用后的波分复用信号和复用后的晶振信号通过所述空分复用光纤传输至所述空间解复用器；

所述空间解复用器，用于对所述复用后的波分复用信号和所述复用后的晶振信号进行空间解复用，并将空间解复用后的波分复用信号和空间解复用后的晶振信号传输至所述各接收机；

其中，当所述空分复用光纤为多芯单模光纤时，所述空间复用器和所述空间解复用器均为扇入扇出设备；

当所述空分复用光纤为单芯少模光纤时，所述空间复用器为模式复用器，所述空间解复用器为模式解复用器；

当所述空分复用光纤为多芯少模光纤时，所述空间复用器为所述扇入扇出设备以及所述模式复用器的组合器件，所述空间解复用器为所述扇入扇出设备以及所述模式解复用器的组合器件；

当所述空分复用光纤为单模光纤束时，所述空间复用器和所述空间解复用器均为光纤连接器；

所述光纤传输系统还包括：光滤波器以及光放大器；

其中，所述光滤波器分别与所述空间解复用器以及所述光放大器连接，所述光放大器与所述各接收机连接；

所述光滤波器，用于对所述空间解复用后的晶振信号进行周期性滤波，并将滤波后的晶振信号传输至所述光放大器，所述滤波后的晶振信号的光频梳梳齿间隔为所述空间解复用后的晶振信号的光频梳梳齿间隔的N倍，N＞1；

所述光放大器，用于对所述滤波后的晶振信号进行放大，并将放大后的晶振信号传输至所述各接收机；

所述接收机包括：ICR群、ADC群以及DSP；

其中，所述ICR群分别与所述光放大器、所述空间解复用器以及所述ADC群连接，所述DSP分别与所述ADC群以及所述目标传输设备连接；

所述ICR群，用于对所述放大后的晶振信号和所述空间解复用后的波分复用信号进行混频，获得中频信号，并将所述中频信号传输至所述ADC群；

所述ADC群，用于对所述中频信号进行模数转换，获得数字信号，并将所述数字信号传输至所述DSP；

所述DSP，用于对所述数字信号进行恢复，获得发端数据；

所述DSP包括：多进多出均衡器；

所述多进多出均衡器，用于将不同梳齿频段对应的数字信号分开后，分别处理获得发端数据。

2.如权利要求1所述的光纤传输系统，其特征在于，所述光纤传输系统还包括：第二分光器；

其中，所述第二分光器分别与所述光放大器以及所述各接收机连接；

所述第二分光器，用于对所述放大后的晶振信号进行分光，获得至少两束晶振子信号，并将所述晶振子信号传输至所述各接收机；

所述接收机，还用于根据所述晶振子信号和所述空间解复用后的波分复用信号接收和恢复发端数据。

3.如权利要求1所述的光纤传输系统，其特征在于，所述光纤传输系统还包括：至少两个第三分光器以及至少两个第四分光器；

其中，所述第三分光器分别与所述空间解复用器和对应的ICR群连接，所述第四分光器分别与所述光放大器和对应的ICR群连接；

所述第三分光器，用于对所述空间解复用后的波分复用信号进行分光，并将分光后的波分复用信号传输至所述对应的ICR群；

所述第四分光器，用于对所述放大后的晶振信号进行分光，并将分光后的晶振信号传输至所述对应的ICR群。

4.如权利要求3所述的光纤传输系统，其特征在于，所述ICR群包括：偏振分离器、光混频器以及平衡接收器；

其中，所述偏振分离器分别与所述第三分光器、第四分光器以及所述光混频器连接，所述平衡接收器分别与所述光混频器以及所述ADC群连接；

所述偏振分离器，用于对所述分光后的晶振信号和所述分光后的波分复用信号进行分离，获得偏振信号；

所光混频器，用于对所述偏振信号进行混频，并将混频后的偏振信号传输至所述平衡接收器；

所述平衡接收器，用于对所述混频后的偏振信号进行平衡，获得中频信号。

5.如权利要求4所述的光纤传输系统，其特征在于，所述ICR群还包括：时延器；

其中，所述时延器分别与所述第四分光器以及所述偏振分离器连接；

所述时延器，用于对所述分光后的晶振信号进行延时，并将延时后的晶振信号传输至所述偏振分离器。

6.一种光纤传输装置，其特征在于，所述光纤传输装置包括如权利要求1至5中任一项所述的光纤传输系统。

说明书

光纤传输系统及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光纤传输系统及装置。

背景技术

[0002] 目前，随着5G进入千行百业以及企业云化的普及，全球互联网网络流量正迎来新的爆炸式增长，建立在传统单模光纤上的光通信网络即将出现容量危机，单个信道的容量需从100G向400G、800G甚至1.6T不断演进，这也意味着对电/光器件带宽要求越来越高。为了避免对高带宽器件的依赖，现有一般可采用并行化系统架构和多维度复用技术进行同等级大容量单纤光传输，即采用光频梳单光源作为发端将光频梳载波信号分别调制并复用后传输至接收端中以接收和恢复发端数据，接收端在进行相干检测时需采用一个额外的本地光源提供与发端某一梳齿频率接近的晶振信号与信号拍频，进而导致系统成本较高。

[0003] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供了一种光纤传输系统及装置，旨在解决现有的在进行光纤传输时需采用一个额外的本地光源提供本晶振信号进行相干检测，导致系统成本较高的技术问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种光纤传输系统，所述光纤传输系统包括：光频梳光源、第一分光器、至少两个调制模块以及至少两个接收机；

[0006] 其中，所述第一分光器分别与所述光频梳光源、各调制模块以及各接收机连接，所述各接收机分别与目标传输设备以及对应的调制模块连接；

[0007] 所述光频梳光源，用于将产生的光频梳信号传输至所述第一分光器；

[0008] 所述第一分光器，用于对所述光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，并将所述晶振信号传输至所述各接收机，将所述光源信号传输至所述各调制模块；

[0009] 所述调制模块，用于对所述光源信号进行信号调制，获得波分复用信号，并将波分复用信号传输至对应的接收机；

[0010] 所述接收机，用于根据所述晶振信号和所述波分复用信号接收和恢复发端数据。

[0011] 可选地，所述调制模块包括：第一波长复用器、第二波长复用器以及至少两个调制器；

[0012] 其中，所述第一波长复用器分别与所述第一分光器以及各调制器连接，所述第二波长复用器分别与所述各调制器以及对应的接收机连接；

[0013] 所述第一波长复用器，用于对所述光源信号进行波长分离，获得单波长载波信号，并将所述单波长载波信号传输至所述各调制器进行信号调制，获得数据光信号；

[0014] 所述第二波长复用器，用于对所述数据光信号进行合并，获得波分复用信号，并将所述波分复用信号传输至对应的接收机。

[0015] 可选地，所述光纤传输系统还包括：空间复用器、空分复用光纤以及空间解复用器；

[0016] 其中，所述空间复用器分别与所述第二波长复用器和所述第一分光器连接，所述空间复用器还通过所述空分复用光纤与所述空间解复用器连接，所述空间解复用器与所述各接收机连接；

[0017] 所述空间复用器，用于对所述波分复用信号和所述晶振信号进行复用，并将复用后的波分复用信号和复用后的晶振信号通过所述空分复用光纤传输至所述空间解复用器；

[0018] 所述空间解复用器，用于对所述复用后的波分复用信号和所述复用后的晶振信号进行空间解复用，并将空间解复用后的波分复用信号和空间解复用后的晶振信号传输至所述各接收机。

[0019] 可选地，所述光纤传输系统还包括：光滤波器以及光放大器；

[0020] 其中，所述光滤波器分别与所述空间解复用器以及所述光放大器连接，所述光放大器与所述各接收机连接；

[0021] 所述光滤波器，用于对所述空间解复用后的晶振信号进行滤波，并将滤波后的晶振信号传输至所述光放大器；

[0022] 所述光放大器，用于对所述滤波后的晶振信号进行放大，并将放大后的晶振信号传输至所述各接收机。

[0023] 可选地，所述光纤传输系统还包括：第二分光器；

[0024] 其中，所述第二分光器分别与所述光放大器以及所述各接收机连接；

[0025] 所述第二分光器，用于对所述放大后的晶振信号进行分光，获得至少两束晶振子信号，并将所述晶振子信号传输至所述各接收机；

[0026] 所述接收机，还用于根据所述晶振子信号和所述空间解复用后的波分复用信号接收和恢复发端数据。

[0027] 可选地，所述接收机包括：ICR群、ADC群以及DSP；

[0028] 其中，所述ICR群分别与所述第一分光器、对应的调制模块以及所述ADC群连接，所述DSP分别与所述ADC群以及所述目标传输设备连接；

[0029] 所述ICR群，用于对所述晶振信号和所述波分复用信号进行混频，获得中频信号，并将所述中频信号传输至所述ADC群；

[0030] 所述ADC群，用于对所述中频信号进行模数转换，获得数字信号，并将所述数字信号传输至所述DSP；

[0031] 所述DSP，用于对所述数字信号进行恢复，获得发端数据。

[0032] 可选地，所述光纤传输系统还包括：至少两个第三分光器以及至少两个第四分光器；

[0033] 其中，所述第三分光器分别与所述对应的调制模块和对应的ICR群连接，所述第四分光器分别与所述第一分光器和对应的ICR群连接；

[0034] 所述第三分光器，用于对所述波分复用信号进行分光，并将分光后的波分复用信号传输至所述对应的ICR群；

[0035] 所述第四分光器，用于对所述晶振信号进行分光，并将分光后的晶振信号传输至所述对应的ICR群。

[0036] 可选地，所述ICR群包括：偏振分离器、光混频器以及平衡接收器；

[0037] 其中，所述偏振分离器分别与所述第三分光器、第四分光器以及所述光混频器连接，所述平衡接收器分别与所述光混频器以及所述ADC群连接；

[0038] 所述偏振分离器，用于对所述分光后的晶振信号和所述分光后的波分复用信号进行分离，获得偏振信号；

[0039] 所光混频器，用于对所述偏振信号进行混频，并将混频后的偏振信号传输至所述平衡接收器；

[0040] 所述平衡接收器，用于对所述混频后的偏振信号进行平衡，获得中频信号。

[0041] 可选地，所述ICR群还包括：时延器；

[0042] 其中，所述时延器分别与所述第四分光器以及所述偏振分离器连接；

[0043] 所述时延器，用于对所述分光后的晶振信号进行延时，并将延时后的晶振信号传输至所述偏振分离器。

[0044] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种光纤传输装置，所述光纤传输装置包括上述光纤传输系统。

[0045] 本发明提供了一种光纤传输系统及装置，该光纤传输系统包括：光频梳光源、第一分光器、至少两个调制模块以及至少两个接收机；其中，所述第一分光器分别与所述光频梳光源、各调制模块以及各接收机连接，所述各接收机分别与目标传输设备以及对应的调制模块连接；所述光频梳光源，用于将产生的光频梳信号传输至所述第一分光器；所述第一分光器，用于对所述光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，并将所述晶振信号传输至所述各接收机，将所述光源信号传输至所述各调制模块；所述调制模块，用于对所述光源信号进行信号调制，获得波分复用信号，并将波分复用信号传输至对应的接收机；所述接收机，用于根据所述晶振信号和所述波分复用信号接收和恢复发端数据。由于本发明通过第一分光器将光频梳光源产生的光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，再将光源信号传输至各调制模块进行信号调制，将获得的波分复用信号传输至各接收机，同时直接将晶振信号传输至各接收机，接收机则可根据晶振信号以及波分复用信号接收和恢复发端数据，相比于现有的需额外采用一个本地光源提供晶振信号，本发明可直接对光频梳光源产生的光频梳信号分光获得晶振信号，无需额外设置一个本地光源，降低了系统成本。

附图说明

[0046] 图1为本发明光纤传输系统第一实施例的结构框图；

[0047] 图2为本发明光纤传输系统的系统示意图；

[0048] 图3为本发明光纤传输系统第二实施例的结构框图；

[0049] 图4为本发明光纤传输系统第三实施例的结构框图；

[0050] 图5为本发明光纤传输系统第三实施例中一个接收机的连接示意图；

[0051] 图6为本发明光纤传输系统中接收机以及DSP示意图。

[0052] 附图标号说明：

[0053]

[0054] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0055] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0056] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例、基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有实施例，都属于本发明保护的范围。

[0057] 需要说明的是，在本发明实施例中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，另外各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0058] 参照图1，图1为本发明光纤传输系统第一实施例的结构框图。

[0059] 如图1所示，本实施例中，所述光纤传输系统包括：光频梳光源1、第一分光器2、至少两个调制模块3以及至少两个接收机；

[0060] 其中，所述第一分光器2分别与所述光频梳光源1、各调制模块3以及各接收机连接，所述各接收机分别与目标传输设备以及对应的调制模块3连接。

[0061] 需要说明的是，本实施例提供的上述光纤传输系统可应用在基于光频梳光源1和自相干收发实现空分复用光纤通信的场景中，当然还可以是其它光纤通信的场景中，具体本实施例不加以限制。

[0062] 可理解的是，上述光纤传输系统中可包括发端以及接收端，其中，发端中可包括光频梳光源1、第一分光器2以及至少两个调制模块3，调制模块3的具体数量可根据实际情况自行设置，通过第一分光器2以及多个调制模块3可实现并行化光纤传输。

[0063] 应理解的是，由于本实施例基于并行化传输，上述接收机的具体数量可根据实际情况自行设置，且一个接收机可与一个调制模块3对应连接。

[0064] 进一步地，所述光频梳光源1，用于将产生的光频梳信号传输至所述第一分光器2；

[0065] 所述第一分光器2，用于对所述光频梳信号进行分光，获得晶振信号以及光源信号，并将所述晶振信号传输至所述各接收机，将所述光源信号传输至所述各调制模块3；

[0066] 所述调制模块3，用于对所述光源信号进行信号调制，获得波分复用信号，并将波分复用信号传输至对应的接收机；

[0067] 所述接收机，用于根据所述晶振信号和所述波分复用信号接收和恢复发端数据。

[0068] 还需要说明的是，上述光频梳光源1产生的光频梳信号可具有M（M＞1）个梳齿，每一个梳齿可代表光频梳信号的一个离散频率，为了便于理解，可参照图2进行说明，图2为本发明光纤传输系统的系统示意图，如图2所示，光频梳光源1（即图2中光频梳）可产生光频梳信号，其中光频梳信号的梳齿示意图位于光频梳上方， 至 为光频梳信号每个梳齿对应的波长，每个梳齿之间的间隔可为 。

[0069] 可理解的是，上述第一分光器2可按照一定比例对光频梳光源1产生的光频梳信号进行分光，获得数量与接收机数量相对应的光源信号以及一个晶振信号（图1中虚线），为了便于理解，可将接收机的数量记作n（n＞1），进而光源信号的数量也为n束，调制模块3的数量也可为n个，即上述第一分光器2可将光频梳信号分光成n+1束光，并将n束作为光源信号传输至所有调制模块3，每个调制模块3接收一束光源信号作为外部光源，将第n+1束作为晶振信号，可不被调制或者被超低速（比如Kb/s）控制信号调制后传输至每个接收机。

[0070] 需要强调的是，为了提升光频梳信号的强度，在本实施例中，如图2所示，在光频梳光源1与第一分光器2之间还设置有第一光放大器101，可通过第一光放大器101将光频梳信号放大后再传输至第一分光器2进行分光，上述第一光放大器101可以是光纤放大器，当然还可以是其它放大器，本实施例对此不加以限制。

[0071] 应理解的是，图2中Tx_1、Tx_2、…、Tx_n为n个调制模块3，每个调制模块3内的结构均可一致，本实施例中上述调制模块3可将接收到的射频信号调制至上述光源信号上，获得波分复用信号，其中射频信号可由发端（Transmitter，Tx）数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）和数模转换器（Digital‑to‑Analog Converter，DAC）将数字信号转换为模拟信号获得，即图2中Tx DSP&DACs，射频信号即为图2中RFs1、RFs2、…、RFsM。

[0072] 需要说明的是，上述接收机（图1中接收机1、接收机2…接收机n）可根据接收到的晶振信号以及波分复用信号进行自相干检测，进而实现接收和恢复发端数据，上述发端数据可以是发端需要传输的用户数据，具体本实施例不加以限制。

[0073] 在具体实现中，光频梳光源1可将产生的M个梳齿的光频梳信号经放大后传输至第一分光器2，第一分光器2将光频梳信号按照一定比例分光为n+1束，其中n束作为上述光源信号分别传输至每一个调制模块3，第n+1束作为上述晶振信号不被调制或者被超低速控制信号调制后传输至所有的接收机中，调制模块3将调制获得的波分服用信号传输至对应的接收机，进而接收机可根据晶振信号以及波分复用信号进行自相干检测，进而实现接收和恢复发端数据，相比于现有的需额外设置本地光源以产生晶振信号，本实施例可直接将光频梳光源1产生的光频梳信号中的一部分作为晶振信号，无需额外设置本地光源，降低了系统成本以及复杂度，更易于器件集成。

[0074] 还需要强调的是，采用同一个光频梳光源1作为接收机的晶振信号进行自相干检测，可大大简化数字信号处理（无偏频）。

[0075] 进一步地，为了实现对光源信号的调制，继续如图1所示，在本实施例中，上述调制模块3包括：第一波长复用器、第二波长复用器以及至少两个调制器；

[0076] 其中，所述第一波长复用器分别与所述第一分光器2以及各调制器连接，所述第二波长复用器分别与所述各调制器以及对应的接收机连接；

[0077] 所述第一波长复用器，用于对所述光源信号进行波长分离，获得单波长载波信号，并将所述单波长载波信号传输至所述各调制器进行信号调制，获得数据光信号；

[0078] 所述第二波长复用器，用于对所述数据光信号进行合并，获得波分复用信号，并将所述波分复用信号传输至对应的接收机。

[0079] 需要说明的是，本实施例可在一个调制模块3中设置多个调制器分别进行独立调制，调制器可以是单偏或双偏IQ（In‑phase and Quadrature）调制器，可用于提升带宽利用率以及传输容量，进而无需高宽带电光器件，为了便于后续说明，本实施例可将调制器的数量记作M，即图1以及图2中的调制器1、调制器2…调制器M，且每一个调制器接收一个射频信号，即图2中调制器1接收RFs1、调制器2接收RFs2、调制器M接收RFsM。

[0080] 可理解的是，由于每个波长的光源信号需进行不同的处理，进而可通过第一波长复用器中的解复用器（De‑Multiplexer，De‑MUX）将接收到的光源信号进行波长分离，获得单波长载波信号，并将单波长载波信号传输至对应的单偏或双偏IQ调制器进行调制，每个调制器调制后可输出对应的数据光信号传输至第二波长复用器。

[0081] 应理解的是，在本实施例中可通过第二波长复用器中的复用器（Multiplexer、MUX）对接收到的所有数据光信号进行复合为一个波分复用信号，并对其进行放大，即通过图2中第二光放大器102进行放大，其中波分复用信号的示意图位于调制模块3右上方， 至为波分复用信号每个梳齿对应的波长，每个梳齿之间的间隔可为 ，上述第二光放大器102可以是光纤放大器，当然还可以是其它放大器，本实施例对此不加以限制。

[0082] 在具体实现中，在发端，第一波长复用器在接收到光源信号后，可对光源信号进行波长分离，获得M束单波长载波信号，并将每一个单波长载波信号传输至对应的调制器进行调制，在调制后每个调制器可将获得的数据光信号传输至第二波长复用器进行合并，将每个调制模块3获得的波分复用信号分别传输至对应的接收机。

[0083] 还需要强调的是，由于采用本实施例的架构，在系统需要扩展至新波段时，可直接通过额外的波长复用器实现新旧波段信号的合传，并不会受影响，提升了可扩展性。

[0084] 进一步地，为了将波分复用信号以及晶振信号传输至接收机中，继续如图1所示，在本实施例中，上述光纤传输系统还包括：空间复用器4、空分复用光纤45以及空间解复用器5；

[0085] 其中，所述空间复用器4分别与所述第二波长复用器和所述第一分光器2连接，所述空间复用器4还通过所述空分复用光纤45与所述空间解复用器5连接，所述空间解复用器5与所述各接收机连接；

[0086] 所述空间复用器4，用于对所述波分复用信号和所述晶振信号进行复用，并将复用后的波分复用信号和复用后的晶振信号通过所述空分复用光纤45传输至所述空间解复用器5；

[0087] 所述空间解复用器5，用于对所述复用后的波分复用信号和所述复用后的晶振信号进行空间解复用，并将空间解复用后的波分复用信号和空间解复用后的晶振信号传输至所述各接收机。

[0088] 还需说明的是，上述第一分光器2可将晶振信号传输至空间复用器4，同时第二波长复用器可将波分复用信号传输至空间复用器4，空间复用器4可将接收到的晶振信号以及各波分复用信号进行复用后进入至空分复用光纤45中，其中空分复用光纤45可以是多芯单模光纤、单芯少模光纤、多芯少模光纤或由单模光纤组成的光纤束，本实施例可采用多芯单模光纤进行说明，多芯单模光纤具备n+1个纤芯，纤芯即为图2中core#1、#2、#n以及#n+1，其中，图2中的core#1、#2以及#n用于传输波分复用信号，#n+1用于传输晶振信号。

[0089] 可理解的是，在通过多芯/少模光纤的n+1个纤芯后，可传输至空间解复用器5对波分复用信号以及晶振信号进行解复用，获得n个解复用后的波分复用信号以及1个解复用后的晶振信号。

[0090] 需要强调的是，上述空间复用器4可以是扇入扇出（First‑In First‑Out，FIFO）设备、模式复用器或组合器件，空间解复用器5也可以是扇入扇出（First‑In First‑Out，FIFO）设备、模式解复用器或组合器件，其中若采用多芯单模光纤进行传输时，可采用扇入扇出（First‑In First‑Out，FIFO）设备作为上述空间复用器4以及空间解复用器5，若采用单芯少模光纤进行传输时，可采用模式复用器作为上述空间复用器4，采用模式解复用器作为上述空间解复用器5，若采用多芯少模光纤进行传输时，可采用FIFO设备与模式复用器的组合器件作为上述空间复用器4，采用FIFO设备与模式解复用器的组合器件作为上述空间解复用器5，采用单模光纤组成的光纤束进行传输时，可采用并行光纤连接器作为上述空间复用器4以及空间解复用器5。

[0091] 在具体实现中，上述空间复用器4可对接收到的波分复用信号以及晶振信号进行空间复用后，通过多芯/少模光纤的n+1个纤芯传输至波分解复用器进行空间解复用，并将获得的n个空间解复用后的波分复用信号以及1个空间解复用后的晶振信号传输至各接收机中，实现将波分复用信号以及晶振信号传输至接收机中。

[0092] 本实施例光频梳光源1可将产生的M个梳齿的光频梳信号经放大后传输至第一分光器2，第一分光器2将光频梳信号按照一定比例分光为n+1束，其中n束作为上述光源信号分别传输至每一个调制模块3中的第一波长复用器内，第n+1束作为上述晶振信号不被调制或者被超低速控制信号调制后传输至空间复用器4中，第一波长复用器在接收到光源信号后，可对光源信号进行波长分离，获得M束单波长载波信号，并将每一个单波长载波信号传输至对应的调制器进行调制，在调制后每个调制器可将获得的数据光信号传输至第二波长复用器进行合并，将每个调制模块3获得的波分复用信号分别传输至空间复用器4中，空间复用器4可对接收到的波分复用信号以及晶振信号进行空间复用后，通过多芯/少模光纤的n+1个纤芯传输至波分解复用器进行空间解复用，并将获得的n个空间解复用后的波分复用信号以及1个空间解复用后的晶振信号传输至各接收机中，实现将波分复用信号以及晶振信号传输至接收机中，进而接收机可根据晶振信号以及波分复用信号进行自相干检测，进而实现接收和恢复发端数据，相比于现有的需额外设置本地光源以产生晶振信号，本实施例可直接将光频梳光源1产生的光频梳信号中的一部分作为晶振信号，无需额外设置本地光源，降低了系统成本以及复杂度，更易于器件集成。

[0093] 参考图3，图3为本发明光纤传输系统第二实施例的结构框图。

[0094] 为了将晶振信号中不需要的频段滤除，保留用户需求的频段，如图3所示，在本实施例中，所述光纤传输系统还包括：光滤波器6以及光放大器；

[0095] 其中，所述光滤波器6分别与所述空间解复用器5以及所述光放大器连接，所述光放大器与所述各接收机连接；

[0096] 所述光滤波器6，用于对所述空间解复用后的晶振信号进行滤波，并将滤波后的晶振信号传输至所述光放大器；

[0097] 所述光放大器，用于对所述滤波后的晶振信号进行放大，并将放大后的晶振信号传输至所述各接收机。

[0098] 需要说明的是，上述光滤波器6可以是微环光滤波器6，当然还可以是其它光滤波器6，本实施例对此不加以限制。

[0099] 可理解的是，上述解复用后的晶振信号可先经过一个周期性频率响应的微环光滤波器6进行滤波，滤波后的光频梳梳齿间隔可以是滤波前的N（N＞1）倍，图2中展示了N=2的情形，即图2中滤波前后的晶振信号的示意图位于光滤波器6下方展示的两图，在进入光滤波器6前每个梳齿之间的间隔为 ，在经过光滤波器6后每个梳齿之间的间隔为2 。

[0100] 需要强调的是，用户可根据实际需求选择是否使用光滤波器6，若无需改变晶振信号的梳齿间隔则可无需使用光滤波器6，进而可减少光功率的损失。

[0101] 应理解的是，在经过滤波后，可将获得的滤波后的晶振信号传输至光放大器进行放大，即图2中展示的第三光放大器103，上述第三光放大器103可以是光纤放大器，当然还可以是其它光放大器，本实施例对此不加以限制。

[0102] 在具体实现中，上述光滤波器6可对解复用后的晶振信号进行滤波，将梳齿间隔调整为所需求的梳齿间隔，获得滤波后的晶振信号，并通过光放大器进行放大后传输至各个接收机。

[0103] 进一步地，为了将晶振信号传输至每个接收机，继续如图3所示，在本实施例中，所述光纤传输系统还包括：第二分光器7；

[0104] 其中，所述第二分光器7分别与所述光放大器以及所述各接收机连接；

[0105] 所述第二分光器7，用于对所述放大后的晶振信号进行分光，获得至少两束晶振子信号，并将所述晶振子信号传输至所述各接收机；

[0106] 所述接收机，还用于根据所述晶振子信号和所述空间解复用后的波分复用信号与所述目标传输设备进行光纤传输。

[0107] 还需要说明的是，上述晶振子信号可以是晶振信号分光后的获得的信号，上述第二分光器7也可按照一定比例将放大后的晶振信号分光为n束晶振子信号，并将每一束晶振子信号作为一个空间信道对应传输至一个接收机中，以使接收机根据接收到的晶振子信号以及解复用后的波分复用信号进行自相干检测，进而实现接收和恢复发端数据，具体比例本实施例不加以限制。

[0108] 在具体实现中，上述第二分光器7可将放大后的晶振信号按照一定比例进行分光，并将获得的每一束晶振子信号传输至对应的接收机中。

[0109] 还需要强调的是，为了避免本地晶振信号的梳齿与其相应接收信号频谱拍频后的基带信号叠加，现有的拍频之前需要用到两个波长解复用器去分解信号和选择梳齿。这一相干检测方案会有两个问题：其一是接收端和发端的光频梳信号的梳齿频率和梳齿间隔不能完全对准，会引入频偏需要在后续进行DSP估计和补偿，尽管采用锁频的方法可以将接收端的光频梳信号的梳齿频率和间隔锁定到与发端一致，但锁频会引入额外的控制电路，进而增加了接收机的复杂度；其二是波长解复用器的中心频率即使有控制也会出现与信号中心频率或梳齿频率偏移，会引入额外性能损伤，而不本实施例直接采用光频梳光源1产生的光频梳信号的一部分作为基准信号，通过光滤波器6选择梳齿，可提升梳齿频率和梳齿间隔对准率，无需增加接收机的复杂度，同时本实施例无需在接收端使用波长解复用器，可降低性能损伤，还可进一步降低成本。

[0110] 本实施例上述光滤波器6可对解复用后的晶振信号进行滤波，将梳齿间隔调整为所需求的梳齿间隔，获得滤波后的晶振信号，并通过光放大器进行放大后传输至第二分光器7，上述第二分光器7可将放大后的晶振信号按照一定比例进行分光，并将获得的每一束晶振子信号传输至对应的接收机中，进而可将晶振信号中不需要的频段滤除。

[0111] 作为本实施例一个可变形方案，本实施例还可直接在通过本地光源产生本地晶振信号，本地产生本地晶振信号也可存在两种方案，其一是本地晶振信号尽最大努力保持与发端的光频梳信号的频率对齐，梳齿间隔为发端的整数倍，因此而产生的偏频可在接收端数字域估计和补偿掉；其二是可采用锁频或锁相的方式将本地晶振信号的频率和/或相位锁定到与发端的相同，这样可通过把发端的一个梳齿过滤出来通过光纤发送到接收端作为锁频或锁相的参考载波频率。

[0112] 参考图4，图4为本发明光纤传输系统第三实施例的结构框图。

[0113] 为了使接收机可恢复接收到的光频梳信号，如图4所示，在本实施例中，所述接收机包括：ICR群、ADC群以及DSP；

[0114] 其中，所述ICR群分别与所述第一分光器2、对应的调制模块3以及所述ADC群连接，所述DSP分别与所述ADC群以及所述目标传输设备连接；

[0115] 所述ICR群，用于对所述晶振信号和所述波分复用信号进行混频，获得中频信号，并将所述中频信号传输至所述ADC群；

[0116] 所述ADC群，用于对所述中频信号进行模数转换，获得数字信号，并将所述数字信号传输至所述DSP；

[0117] 所述DSP，用于对所述数字信号进行恢复，获得发端数据。

[0118] 需要说明的是，如图4所示，一个接收机可包括一个集成相干接收机（Integrated Coherent Receiver，ICR）群、一个模数转换器（Analog to digital covertor，ADC）群以及一个数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP），即图2中接收机1可包括ICR群1、ADC群1以及DSP，接收机2可包括ICR群2、ADC群2以及DSP，接收机n可包括ICR群n、ADC群n以及DSP。

[0119] 可理解的是，上述ICR群可对晶振子信号以及解复用后的波分复用信号进行混频，将获得的中频信号传输至ADC群，ADC群对中频信号进行模数转换，获得数字信号，再通过DSP对数字信号进行恢复，获得恢复后的光频梳信号，以根据恢复后的光频梳信号进行光纤传输。

[0120] 进一步地，为了提升并行化，如图5所示，图5为本发明光纤传输系统第三实施例中一个接收机的连接示意图；如图5所示，所述光纤传输系统还包括：至少两个第三分光器8以及至少两个第四分光器9；

[0121] 其中，所述第三分光器8分别与所述对应的调制模块3和对应的ICR群连接，所述第四分光器9分别与所述第一分光器2和对应的ICR群连接；

[0122] 所述第三分光器8，用于对所述波分复用信号进行分光，并将分光后的波分复用信号传输至所述对应的ICR群；

[0123] 所述第四分光器9，用于对所述晶振信号进行分光，并将分光后的晶振信号传输至所述对应的ICR群。

[0124] 应理解的是，一个接收机可对应一个第三分光器8以及一个第四分光器9，进而本实施例中可设置有n个第三分光器8以及n个第四分光器9，同时一个接收机中的ICR群可由K个ICR组成，一个接收机中的ADC群可由K个ADC组成，即每个空间信道对应的接收机是由K个ICR、K个ADC以及一个DSP组成。

[0125] 还需要说明的是，如图5所示，在本实施例中，第三分光器8可与空间解复用器5连接，进而空间解复用器5将解复用后的波分复用信号传输至每一个接收机的第三分光器8后，第三分光器8将其分光为K路分光后的波分复用信号，并将每一路分光后的波分复用信号传输至对应的ICR；第四分光器9可与第二分光器7连接，第二分光器7将放大后的晶振信号分光为n路晶振子信号后，将每一路晶振子信号传输至每一个接收机的第四分光器9，第四分光器9将其分光为K路分光后的晶振子信号，并将每一路分光后的晶振子信号传输至对应的ICR。

[0126] 还需要强调的是，为了将晶振子信号的偏振态与波分复用信号的偏振态进行对齐，如图5所示，本实施例在第二分光器7以及第四分光器9之间还设置有偏振控制器，可通过偏振控制器对晶振子信号的偏振跟踪和控制，关于偏振控制器的具体实现，本实施例对此不加以限制。

[0127] 在具体实现中，上述第三分光器8可将接收到的解复用后的波长复用信号进行分光，并将分光后的波长复用信号传输至ICR，同时第四分光器9可将接收到的晶振子信号进行分光，并将分光后的晶振子信号传输至ICR，由于本实施例一个ICR群由K个ICR组成，一个ADC群由K个ADC组成，同时通过第三分光器8以及第四分光器9连接，可进一步提升并行化。

[0128] 进一步地，为了恢复接收到的光频梳信号，在本实施例中，所述ICR群包括：偏振分离器、光混频器以及平衡接收器；

[0129] 其中，所述偏振分离器分别与所述第三分光器8、第四分光器9以及所述光混频器连接，所述平衡接收器分别与所述光混频器以及所述ADC群连接；

[0130] 所述偏振分离器，用于对所述分光后的晶振信号和所述分光后的波分复用信号进行分离，获得偏振信号；

[0131] 所光混频器，用于对所述偏振信号进行混频，并将混频后的偏振信号传输至所述平衡接收器；

[0132] 所述平衡接收器，用于对所述混频后的偏振信号进行平衡，获得中频信号。

[0133] 为了便于理解，参照图6进行说明，图6为本发明光纤传输系统中接收机以及DSP示意图，如图6所示，其中图6中的（a）为ICR群、ADC群以及DSP详细示意图；图6中的（b）为晶振信号梳齿间隔保持与发端光频梳信号间隔相同示意图；图6中的（c）为晶振信号梳齿间隔为发端光频梳信号间隔2倍示意图；图6中的（d）为晶振信号梳齿间隔为发端光频梳信号间隔3倍示意图。

[0134] 首先如图6中的（a）所示，在本实施例中，一个接收机内的ICR群可由K个ICR组成，即图6中ICR1、ICR2、…、ICRK，本实施例中采用的ICR可以是经典ICR，即由两个偏振分离器、两个90°光混频器以及4个平衡接收器（Balanced Photodiode，BPD）组成，同时可设置一个自适应偏振控制器与接收机内的本地晶振连接（如图5），保证接收到的晶振信号与接收到的波分复用信号同偏振。

[0135] 需要强调的是，本实施例还可采用一个不带自适应偏振控制器方式实现，即由一个偏振相干接收机加一个斯托克斯向量接收机（Stokes Vector Receiver，SVR），外加5个平衡接收器，偏振的跟踪和补偿则可在数字域完成，本实施例以前一种方案进行说明。

[0136] 需要说明的是，上述两个偏振分离器可将分光后的晶振子信号以及分光后的波分复用信号中不同偏振态进行分离，使每个分离出的信号包含一个特定的偏振态，进而获得两个不同偏振态的偏振信号；再将偏振信号分别传输至两个90°光混频器，90°光混频器通过90°相位差和光斑复用技术，将输入的偏振信号分成实部和虚部，其中一个90°光混频器相位差为0°，用于提取I信号，另一个处理相位差为90°的信号，用于提取Q信号，生成上述混频后的偏振信号；最后将混频后的偏振信号分别传输至四个平衡接收器中进行平衡，消除干扰，获得上述中频信号。

[0137] 可理解的是，再将中频信号传输至对应的ADC进行模数转换，获得数字信号 、、 以及 ，并将数字信号传输至DSP，即图6中ICR1对应获得 、 、 以及 ，ICR2对应获得 、 、 以及 ，ICRK对应获得 、 、 以及 ，并传输至DSP。

[0138] 应理解的是，在DSP中，如图6所示，可先通过一个色散估计和补偿单元（图6中CD comp）消除色散，再通过时钟恢复模块（TR）将接收端ADC的采样率同步到发端DAC，并且优化采样相位至最佳采样点，再通过快速傅里叶运算（图6中FFT）转换到频域并通过多进多出均衡器（图6中MIMO）将对应不同梳齿频带的信号分开，以图6中的（a）所示的情形为例，将第v路(v = 1，2，3，…，K)探测后信号标记为：

[0139]

[0140] 由于接收信号 跟多个晶振信号梳齿频率 (u = 1，2，3，…，M)同时拍频后下变频到基带，探测信号实际上是接收信号频谱 多个频移信号 的线性叠加。考虑到ICR的带宽限制和低通滤波，ADC记录下来的K路基带信号频谱 可以表示为矩阵形式如下：

[0141]

[0142] 其中 代表相应第v路信号接收机电噪声，而光噪声被认为是计入接收机的信号本身的一部分。假设噪声在接收机带宽频谱内是白噪声，恢复信号可以采用最小二乘法（least‑square）方法，即计算频域信道响应矩阵的广义/伪逆矩阵，其中 为 的共轭转置矩阵，然后求得最小二
乘法如下：

[0143] ；

[0144] 可见恢复后的信号 受到噪声干扰，并且噪声可能被均衡响应 放大，在实际使用时，信道响应的伪逆矩阵求解可通过特殊训练序列达成，也可通过最小均方算法（Least Mean Square，LMS）自适应算法来更新信道响应矩阵的伪逆矩阵系数。当去掉以上公式2中的向量或矩阵中所有带有‘Y’下标的单元后，公式2即由双偏振复用情形简化为单偏振相干调制和检测的情形。

[0145] 需要强调的是，信道频率响应矩阵 可以求得伪逆矩阵的前提是ICR个数K不小于晶振信号梳齿个数，即K≥M，当晶振信号梳齿间距等于发端光频梳信号梳齿间距时，如图6中的（b）所示，晶振信号梳齿间距与发端光频梳信号梳齿间距相同；当晶振信号梳齿间距大于发端光频梳信号梳齿间距时，如图6中的（c）和图6中的（d）所示，晶振信号梳齿间距个数就相应减少，这种情况下ICR及ADC带宽可相应提高，ICR和ADC的个数则可有数倍下降，可以大大降低接收系统的成本和功耗，同时也对系统升级保留了足够的灵活性。

[0146] 需要说明的是，图6中的（c）和图6中的（d）所示情境下，MIMO将对应不同梳齿频带的信号分开后输出的信号每一路都是子载波（Subcarrier Modulation，SCM）信号，即包含2个或以上完整相邻波长信道的信号，这取决于ICR的带宽B大小，图6中的（c）和图6中的（d）对应的MIMO每路输出SCM信号分别含有2个和3个独立信号，尽管都用到了带宽B略大于1.5倍 的接收机ICR，其中 =接收到的晶振信号梳齿间隔。此时再通过一个解复用模块（图6中De‑MUX）将SCM信号的几个频带信号进一步分离，即通过将频域里对应频带的采样点直接提取出来即可，若解复用后的信号不是位于SCM信号的基带频率部分，则进一步做相应的相位旋转将其频移到基带。

[0147] 当对应每一个发端光频梳梳齿频率的信号都被频移到基带并被分开后，通过2×2 MIMO进一步补偿残余色散、残余模式色散（Polarization mode Dispersion，PMD）和残余（State of Polarization，SOP）旋转，再通过快速傅里叶逆变换（Inverse Fast Fourier Transform，IFFT）将每一路基带信号转换到时域做载波相位恢复（Carrier Phase recovery，CPR），再将恢复的正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）信号通过符号到bit映射还原为比特数据（即图6中 ），进而实现恢复发端数据。

[0148] 需要强调的是，通过光滤波器6对晶振信号的周期性频率滤波，可相应减少接收机中ICR的个数，从而降低功耗和成本，对系统升级保留了足够的灵活性。

[0149] 还需要强调的是， 基于上述接收端DSP处理流程、DSP主要通过频域MIMO均衡算法将各个光频梳梳齿对应的基带信号分解开来，当晶振信号的梳齿间隔为发端光频梳的N倍(N≥2)时，频域MIMO算法先将所有接收信号分解为多个具有相邻n个连续信号频谱的信号，再对每个这样的信号从频域分解为整数个相互独立的基带信号。这一架构具有很大灵活性，可以适配收发器硬件配置。

[0150] 作为本实施例的一个可变形方案，本实施例可将图2所示的系统通过合波器/分波器进行拼接/分段后处理，具体为在发端可产生几个不同波段但同梳齿间隔和相位的光频梳信号，经过调制后通过合波器合并至一起，再经空分复用光纤传输至接收端，接收端可按照图2所示对每个空间信号的所有波长信号在一个接收机处理和恢复信号，也可采用一个分波器将每个空间信号的波长分解为几个波段，然后每个波段按照图2以及图6所示的接收机处理和恢复信号，进而可减少接收机的复杂度。

[0151] 进一步地，为了引入不同的延时时间，使得每个ICR在处理时接收到不同相位的晶振信号，如图5所示，在本实施例中，所述ICR群还包括：时延器；

[0152] 其中，所述时延器分别与所述第四分光器9以及所述偏振分离器连接；

[0153] 所述时延器，用于对所述分光后的晶振信号进行延时，并将延时后的晶振信号传输至所述偏振分离器。

[0154] 可理解的是，如图5所示，每一个ICR之前均连接有一个时延器，即图5中时延器1、时延器2、…、时延器K，也即图6中 、 、…、 。其中每个时延器的时延均可不相同，且时延器可集成至第三分光器8或接收机中，具体本实施例不加以限制。

[0155] 在具体实现中，可通过每一路的时延器对分光后的晶振子信号进行延时，并传输至每一个ICR中，使得每个ICR在处理时接收到不同相位的晶振信号。

[0156] 本实施例通过上述架构，可提升接收端的灵活性，同时本实施例还可进行比特的还原处理，从而恢复发端数据。

[0157] 为实现上述目的，本发明还提出一种光纤传输装置，所述光纤传输装置包括如上述的光纤传输系统。该光纤传输系统的具体结构参照上述实施例，由于本光纤传输装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0158] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、电路、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、电路、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、电路、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

[0159] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0160] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。