多平面光转换器及其相位文件的确定方法、及相关装置与流程

本技术涉及光通信，特别涉及一种多平面光转换器(multi-plane lightconverter，mplc)及其相位文件的确定方法、及相关装置。

背景技术：

1、模分复用(mode division multiplexing，mdm)是提升光通信系统的容量的一种空分复用(space division multiplexing，sdm)技术。mdm通过将相互正交的空间模式叠加在一起实现复用。mplc是实现mdm的一种光器件。

2、相关技术中，mplc包括多个相位变换区域。输入光束依次经过多个相位变换区域，得到输出光束。理论上，mplc可以将任意一组模式集的输入光束转换为另一组模式集的输出光束。

3、然而，mplc对光进行模式转换的过程中，光是通过自由空间传播的，如何使从mplc输出的光高效耦合至目标光纤耦合元件中是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种mplc及其相位文件的确定方法、及相关装置，有利于提升目标光纤耦合元件与mplc之间的耦合效率。

2、第一方面，提供了一种mplc。该mplc包括n个相位变换区域，所述n个相位变换区域用于依次对输入光束进行相位调制，以得到输出光束，其中，n为整数且n大于1。在第一种可能的实施方式中，所述输入光束包括不同阶模式的x个光束，所述输出光束包括复用模式的光束。在第二种可能的实施方式中，所述输入光束包括复用模式的光束，所述输出光束包括不同阶模式的x个光束。其中，所述复用模式的光束包括不同阶模式的x个光束，这x个不同阶模式正交，即所述复用模式的光束由不同阶模式的x个光束叠加而成。所述x个不同阶模式的光束包括第一阶模式的光束和第二阶模式的光束，且所述第一阶模式的光束和所述第二阶模式的光束的模场直径不同。

3、在第一种可能的实施方式中，mplc可被用作模式复用器。由于第一阶模式的光束和第二阶模式的光束的模场直径不同，所以mplc的输出光束耦合至目标光纤耦合元件时，第一阶模式和第二阶模式的光束的耦合效率不同。通过灵活选择目标光纤耦合元件，可以使得第一阶模式和第二阶模式的光束的耦合效率都满足需求。

4、在第二种可能的实施方式中，mplc可被用作模式解复用器。由于第一阶模式的光束和第二阶模式的光束的模场直径不同，所以复用模式的光束作为输入光束从目标光纤耦合器件耦合至mplc中时，第一阶模式和第二阶模式的光束的耦合效率不同和产生模式串扰。通过灵活选择目标光纤耦合元件，可以使得第一阶模式和第二阶模式的光束的耦合效率都满足需求且降低模式串扰。

5、可选地，所述第一阶模式的光束的模场直径是第一对应关系中第一目标耦合效率对应的模场直径，所述第一对应关系用于指示具有不同模场直径大小的第一阶模式的光束耦合到目标光纤耦合元件中的耦合效率。根据第一目标耦合效率来确定第一阶模式的光束的模场直径，可以使第一阶模式的光束的耦合效率均达到需要的效率。

6、可选地，所述第二阶模式的光束的模场直径是第二对应关系中第二目标耦合效率对应的模场直径，所述第二对应关系用于指示具有不同模场直径大小的第二阶模式的光束耦合到目标光纤耦合元件中的耦合效率。根据第二目标耦合效率来确定第二阶模式的光束的模场直径，可以使第二阶模式的光束的耦合效率均达到需要的效率。

7、可选地，第一目标耦合效率可以等于第二目标耦合效率，或者，第一目标耦合效率不等于第二目标耦合效率。

8、在一些示例中，所述第一目标耦合效率为所述第一对应关系中的最大耦合效率的90％～100％；所述第二目标耦合效率为所述第二对应关系中的最大耦合效率的90％～100％。这样，可以使得mplc和目标光纤耦合元件之间的耦合效率较高。例如，第一目标耦合效率为第一对应关系中的最大耦合效率，第二目标耦合效率为第二对应关系中的最大耦合效率。

9、在一种可能的实施方式中，mplc可以是透射式mplc。透射式mplc包括n个相位板，n个相位板平行间隔布置。每个相位板上布置一个相位变换区域。输入光束依次透过每个相位板上的相位变换区域，经过n次相位调制，得到输出光束。

10、由于透射式mplc的n个相位板需要平行间隔布置，所以通常体积较大。为了减小mplc的体积，mplc通常采用反射式结构。反射式结构的mplc可以称为反射式mplc。

11、可选地，反射式mplc可以采用以下三种结构中的任一种：

12、第一种、所述多平面光转换器还包括第一相位板和第二相位板，所述第一相位板和所述第二相位板相对布置。所述n个相位变换区域中的一部分位于所述第一相位板上，所述n个相位变换区域中的另一部分位于所述第二相位板上。所述n个相位变换区域中的第i个相位变换区域用于对输入光束进行第i次相位调制，以及将经过第i次相位调制后的输入光束反射至第i+1个相位变换区域，第i个相位变换区域和第i+1个相位变换区域中的一个位于第一相位板上，第i+1个相位变换区域和第i+1个相位变换区域中的另一个位于第二相位板上。其中，i为整数，i大于0且i小于n。

13、第二种、所述多平面光转换器还包括相位板、第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜分别位于所述相位板的两侧，所述n个相位变换区域分布在所述相位板上。所述n个相位变换区域中的第i个相位变换区域用于对输入光束进行第i次相位调制，以及将经过第i次相位调制后的输入光束透射至第一反射镜。第一反射镜用于将第i次相位调制后的输入光束反射至n个相位变换区域中的第i+1个相位变换区域。n个相位变换区域中的第i+1个相位变换区域用于对输入光束进行第i+1次相位调制，以及将经过第i次相位调制后的输入光束透射至第二反射镜。第二反射镜用于将第i+1次相位调制后的输入光束反射至第i+2个相位变换区域。其中，i为整数，i大于1且i小于n-1。

14、第三种、所述多平面光转换器还包括相位板和第一反射镜，所述相位板和所述第一反射镜相对布置，所述n个相位变换区域位于所述相位板上。所述n个相位变换区域中的第i个相位变换区域用于对所述输入光束进行第i次相位调制，以及将经过第i次相位调制后的所述输入光束反射至第一反射镜。所述第一反射镜用于将第i次相位调制后的所述输入光束反射至所述n个相位变换区域中的第i+1个相位变换区域。其中，i为整数，i大于0且i小于n。

15、第二方面，提供了一种mplc的相位文件的确定方法。该方法包括：确定输入光束的输入模式集合以及输出光束的输出模式集合和目标模场直径集合；以及根据所述输入模式集合、输出模式集合和所述目标模场直径集合，确定多平面光转换器的相位文件。其中，所述输出模式集合包括不同阶模式的x个光束，所述目标模场直径集合包括所述不同阶模式的x个光束的目标模场直径，所述不同阶模式的x个光束包括第一阶模式的光束和第二阶模式的光束，所述第一阶模式的光束和所述第二阶模式的光束的目标模场直径不同。

16、可选地，确定所述目标模场直径集合，包括：获得第一对应关系，所述第一对应关系用于指示具有不同模场直径大小的第一阶模式的光束耦合到目标光纤耦合元件中的耦合效率；以及根据所述第一对应关系，确定所述第一阶模式的光束的目标模场直径。

17、第三方面，提供了一种mplc的相位文件的确定装置。该装置包括第一确定单元和第二确定单元。其中，第一确定单元用于确定输入光束的输入模式集合以及输出光束的输出模式集合和目标模场直径集合。第二确定单元用于根据所述输入模式集合、输出模式集合和所述目标模场直径集合，确定多平面光转换器的相位文件。输出光束的输出模式集合和目标模场直径集合的相关内容参见第二方面。

18、可选地，所述第一确定单元包括获得子单元和确定子单元。获得子单元用于获得第一对应关系，所述第一对应关系用于指示具有不同模场直径大小的第一阶模式的光束耦合到目标光纤耦合元件中的耦合效率。确定子单元用于根据所述第一对应关系，确定所述第一阶模式的光束的目标模场直径。

19、在第二方面和第三方面中，可以将所述第一对应关系中，最大耦合效率对应的模场直径作为所述第一阶模式的光束的目标模场直径。

20、第四方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器；所述存储器用于存储软件程序，所述处理器通过执行存储在所述存储器内的软件程序，以使得所述计算机设备实现第二方面的任一种可能的实施方式的方法。

21、第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当计算机可读存储介质中的计算机指令被计算机设备执行时，使得计算机设备执行第二方面的任一种可能的实施方式的方法。

22、第六方面，提供了一种光通信设备。该光通信设备包括模式复用器和光发射组件。所述光发射组件用于产生不同模式的x个光束。所述模式复用器用于基于所述x个光束，形成复用模式的光束，所述模式复用器包括第一方面提供的任一种mplc。

23、第七方面，提供了一种光通信设备，该光通信设备包括模式解复用器和光接收组件，所述模式解复用器用于对复用模式的光束进行解复用，得到不同模式的x个光束。所述光接收组件用于对所述x个光束分别进行光电转换，所述模式解复用器包括第一方面提供的任一种mplc。

24、在第六方面和第七方面的一种实施方式中，该光通信设备包括但不限于光模块等。该光模块可以用于实现短距100米或者500米400g容量的传输。

25、第八方面，提供了一种光通信系统。所述光通信系统包括发送设备和接收设备，所述发送设备和所述接收设备之间通过传输链路连接，所述发送设备包括第六方面中的光通信设备，所述接收设备包括第七方面中的光通信设备。

26、第九方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机设备上运行时，使得计算机设备执行上述第二方面的任一种可能的实施方式的方法。