旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦在自由空間光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、光學(xué)旋渦的軌道角動量作為光波的全新自由度并提供了固有的安全性能，它在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)不斷被人們深入研究和積極探索。
　　本文中我們總結(jié)了光學(xué)旋渦的產(chǎn)生和檢測方法，提出了產(chǎn)生和檢測旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦(Sidelobe-modulated Optical Vortices，SMOV)的改進方案。同時，基于光學(xué)旋渦在自由空間光通信系統(tǒng)中的眾多具體應(yīng)用，我們進一步明確地提出兩種軌道角動量應(yīng)用機制的概念，即軌道角動量鍵控(OAM-SK)

2、和軌道角動量復(fù)用(OAM-DM)。最后，在自由空間光通信系統(tǒng)中我們利用旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的特性主要獲得了如下兩方面的研究進展:
　　1.對應(yīng)于OAM-SK機制，我們在理論和實驗上展示了陣列式旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦在自由空間光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用解決方案。我們將像素點灰度信息用旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的拓撲荷進行編碼，實現(xiàn)了自由空間光通信系統(tǒng)中的圖像數(shù)據(jù)的傳輸。我們在原有的產(chǎn)生單個旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的螺旋相位掩膜的基礎(chǔ)上，設(shè)計了新型的復(fù)合計算全息

3、圖(CompositeComputer-generated Hologram，CCGH)，用以產(chǎn)生拓撲荷l=41～48的旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦陣列。借助于空間光調(diào)制器，我們實現(xiàn)了大小為180×180的灰度圖像的傳輸，且誤碼率(BER)達到了3.01×10-3，滿足帶前向糾錯功能(FEC)的信道編碼的最低閾值要求。同時這種方案依靠旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的半徑比值來解碼信息，避免了常規(guī)檢測方法中的嚴苛對準和相位匹配的難題。進而為旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦在

4、自由空間光通信系統(tǒng)的軌道角動量編碼與調(diào)制提供了新的解決方案。
　　2.對應(yīng)于OAM-DM機制，我們在理論和實驗上展示了同軸式旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦(Coaxial Sidelobe-modulated Optical Vortices，CSMOV)在自由空間光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用解決方案。它基于改進型的復(fù)合計算全息圖(CCGH)來產(chǎn)生帶有4個拓撲荷的同軸式旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦，并使得4個旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的旁瓣推移到共同的徑向位置，然后通過