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(dòng)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(cè)方法，提出了產(chǎn)生和檢測(cè)旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦(Sidelobe-modulated Optical Vortices，SMOV)的改進(jìn)方案。同時(shí)，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(jìn)一步明確地提出兩種軌道角動(dòng)量應(yīng)用機(jī)制的概念，即軌道角動(dòng)量鍵控(OAM-SK)

2、和軌道角動(dòng)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(jìn)展:
　　1.對(duì)應(yīng)于OAM-SK機(jī)制，我們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)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(diǎn)灰度信息用旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的拓?fù)浜蛇M(jìn)行編碼，實(shí)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?cè)谠械漠a(chǎn)生單個(gè)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(jì)了新型的復(fù)合計(jì)算全息

3、圖(CompositeComputer-generated Hologram，CCGH)，用以產(chǎn)生拓?fù)浜蒷=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(shí)現(xiàn)了大小為180×180的灰度圖像的傳輸，且誤碼率(BER)達(dá)到了3.01×10-3，滿足帶前向糾錯(cuò)功能(FEC)的信道編碼的最低閾值要求。同時(shí)這種方案依靠旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦的半徑比值來(lái)解碼信息，避免了常規(guī)檢測(cè)方法中的嚴(yán)苛對(duì)準(zhǔn)和相位匹配的難題。進(jìn)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(dòng)量編碼與調(diào)制提供了新的解決方案。
　　2.對(duì)應(yīng)于OAM-DM機(jī)制，我們?cè)诶碚摵蛯?shí)驗(yàn)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(jìn)型的復(fù)合計(jì)算全息圖(CCGH)來(lái)產(chǎn)生帶有4個(gè)拓?fù)浜傻耐S式旁瓣調(diào)制型光學(xué)旋渦，并使得4個(gè)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(guò)