[发明专利]一种基于RVP调制的抑制非对准OAM复用系统串扰的方法

说明书

本发明公开了一种基于RVP调制的抑制非对准OAM复用系统串扰的方法，解决了OAM复用通信系统收发装置非对准情形下的信道串扰问题。该方法将半径可变相位调制方法与高效OAM态坐标转换分离方法相结合，使得OAM复用态的各OAM成分态可在焦平面的垂直方向上任意调节聚焦位置，且调节大小取决于半径可变相位的设定参数。因此，当非对准导致接收端聚焦光斑重叠时，通过该方法可使重叠光斑在垂直方向上被分离，便于各OAM态的接收，从而降低了OAM复用态系统的模间串扰。结果表明，本发明方法可以有效降低光斑的重叠域，可以使系统误码率降低1~2个数量级。

技术领域

本发明涉及一种基于RVP调制的抑制非对准OAM复用系统串扰的方法，具体涉及一种基于半径可变相位(radius varing phase，RVP)技术抑制OAM复用通信系统收发装置非对准情形下信道串扰的方法，属于光通信技术领域。

背景技术

轨道角动量(Orbit Angular Momentum，OAM)是经典和量子力学的基本物理量，可以作为一个新的维度来增加信息传输速率。一个光子携带的OAM态的值理论上是无穷的，且取值不同的OAM态之间相互正交。因此可以将OAM态运用到复用通信系统中，有效提升通信系统容量。2004年，Gibson等人提出了基于OAM态光束的通信方案，在该方案中，接收端首先分离出不同的OAM态，且根据不同的OAM态携带不同的信息，解调出接收信息。2011年，Alan等人完成频带利用率为25.6bit/s/Hz的OAM态复用通信系统；2014年，Wang等人实现了频带利用率达到230bit/s/Hz的OAM复用通信实验。

在OAM通信系统中，OAM态的检测分离一直是研究重点。1994年，Beijersbergen等人采用螺旋相位板(Spiral Phase Plate，SPP)器件来产生和检测OAM态光束的方法。这种方案操作简单，但是对制作工艺要求高，同时由于SSP板制作完成后其加载的相位固定，在实际运用过程中将缺乏一定的灵活性进而影响到整个系统。1992年，计算全息图(ComputerGenerated Holograms，CGHs)被提出，全息图具有调节灵活的特点，但是需要使用昂贵的光学器件。2010年，一种基于光学几何坐标变换实现OAM态分离的方案被提出。该方案将OAM态聚集达到分离的效果，具有器件少、效率高特点，但分离相邻OAM态时效果不理想。在此基础上，提出了一种基于半径可变相位的OAM态成分检测方法(RVP)。它利用光学几何变换，使OAM态光束在焦平面汇聚成点，并且不同的OAM态聚集光斑分布在不同的位置空间上。相比较于原始坐标转换方法，该方法可以调节聚焦光斑在垂直方向的位置，使得每个OAM本征态的成分信息都在焦平面中清晰显示出来。

在OAM复用态通信系统中，存在的一个问题是接收端与发送光束之间存在非对准情况。由于在长距离和长时间的自由空间光通信过程中，光束和接收端之间难以一直保持中心对准，将出现中心偏移等情况。在2005年，Vasnetsov等人提出并分析了接收端与入射光束间非对准的几种情况，说明非对准造成信道能量泄露，产生信道间的串扰。2015年，Xie等人通过实验手段验证了非对准对通信链路影响。迄今为止，尚未见到有效降低非对准OAM通信系统所导致的信道串扰的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于RVP调制的抑制非对准OAM复用系统串扰的方法，解决了OAM态通信系统中非对准导致的信道串扰问题，该方法将RVP与坐标转换技术结合，使得不同OAM态光束聚焦光斑分布到水平和垂直位置上，减低光斑重叠域，达到分离效果，克服由非对准导致的光斑重叠。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于RVP调制的抑制非对准OAM复用系统串扰的方法，包括如下步骤：

步骤1，在发送端将待传送信息通过光调制器调制到高斯光束上，得到高斯态光信号；

步骤2，将高斯态光信号通过空间光调制器转换为OAM态，得到OAM态光信号；