軌道角動(dòng)量光束在光通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、近些年，光通信領(lǐng)域飛速發(fā)展，“光進(jìn)銅退”已成為通信領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而傳統(tǒng)的復(fù)用方式（如波分復(fù)用、偏振復(fù)用、時(shí)分復(fù)用技術(shù)）已不能滿足日益增長(zhǎng)的容量需求。軌道角動(dòng)量（OAM）光束則為光域的復(fù)用提供了一個(gè)新的自由度。軌道角動(dòng)量光束因?yàn)槠湔恍?、無(wú)窮性、安全性等特點(diǎn)，可以大幅度提高光通信系統(tǒng)的容量。因此軌道角動(dòng)量光束的產(chǎn)生、復(fù)用（OAM-DM）、檢測(cè)、調(diào)控就成為本學(xué)科前沿研究的熱門方向，也是軌道角動(dòng)量通信的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。本文在這些研究的

2、基礎(chǔ)上，結(jié)合前沿的光信號(hào)調(diào)制技術(shù)和復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的軌道角動(dòng)量信道的復(fù)用解復(fù)用、軌道角動(dòng)量信道動(dòng)態(tài)尋址路由以及旁瓣調(diào)制軌道角動(dòng)量光束的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了亞拍它量級(jí)（1014 bit/s）系統(tǒng)容量和10個(gè)軌道角動(dòng)量信道之間的動(dòng)態(tài)切換、廣播、濾除。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　利用渦旋達(dá)曼光柵實(shí)現(xiàn)軌道角動(dòng)量信道的獨(dú)立產(chǎn)生、同軸復(fù)用、并行檢測(cè)，結(jié)合高速Q(mào)PSK/16QAM調(diào)制技術(shù)、密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）和偏振復(fù)用技術(shù)

3、（PDM），在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了80/160Tbit/s的系統(tǒng)容量。在復(fù)用端利用渦旋達(dá)曼光柵實(shí)現(xiàn)軌道角動(dòng)量信道的產(chǎn)生和復(fù)用，在檢測(cè)端利用完全相同的光柵進(jìn)行解復(fù)用，使系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、對(duì)稱，避免了多個(gè)產(chǎn)生、復(fù)用元件引起的系統(tǒng)復(fù)雜度提升和較大的插入損耗，同時(shí)也便于集成化。
　　拓展了渦旋達(dá)曼光柵的概念，提出了一種廣義新型的渦旋達(dá)曼光柵，并利用這種光柵實(shí)現(xiàn)了多軌道角動(dòng)量信道之間的動(dòng)態(tài)切換，從而實(shí)現(xiàn)了軌道角動(dòng)量動(dòng)態(tài)路由尋址。系統(tǒng)中只需要一個(gè)動(dòng)態(tài)元件就可