[发明专利]基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统

说明书

本发明公开了基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统，包括空间光调制器和位于所述空间光调制器后的模拟衍射的傅里叶透镜，所述空间光调制器上加载有复合相位全息图；所述复合相位全息图接收贝塞尔高斯光束后进行调解，通过所述傅里叶透镜模拟衍射过程，将解调结果经过了一个傅里叶变换，该解调结果同时解调单个或多个OAM模式的贝塞尔高斯光束，并在焦平面位置上转换成完美涡旋。本发明通过将生成单个或多个复合的BG光束入射到MPH上进行解调再经过衍射，其在焦平面位置不仅能完成解调，同时BG光束会转换成为完美涡旋，避免了不同OAM模式大小的BG光束之间由于光束直径重合带来的干扰，可以同时解调一个或多个OAM模式，提高了OAM光束的解调效率。

技术领域

本发明涉及涡旋光束自由空间光通信技术领域，尤其涉及基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统。

背景技术

由于携带不同轨道角动量的涡旋光束具有相互正交的特性，其可以作为一个新的维度用于自由空间光通信领域，可以极大的扩增通信系统的信道容量。但由于涡旋光在传播过程中，容易受到障碍物的影响，从而影响通信系统的质量。贝塞尔光束作为一种无衍射光束，在传播过程中遇到障碍物时，其可以恢复原有的光场分布，这对涡旋光用于光通信系统具有重要意义。但由于理想贝塞尔光束需要无穷大的能量才能实现，这在现实应用上无法实现。为了可以在实验中产生，通常利用对贝塞尔光束进行高斯截断的方案来得到近似的贝塞尔光束，即贝塞尔高斯(Bessel-Gaussian,BG)光束。

BG光束同样具有自恢复的特性，因此在自由空间传输时具有一定的抗干扰能力，使得其在自由空间光通信系统中的使用具有重要意义。对于这种自恢复OAM光束，在通信系统中能对其进行有效的检测是至关重要的。一般对于自恢复OAM光束的解调，常利用反相位板和光栅这两种方案将入射的涡旋光束转换为高斯亮点，实现OAM模式的解调。但BG光束和LG光束相同，其光束半径都会随传播距离的增加而扩大，从而影响最终的解调结果，因此，提出一种既可以对自恢复OAM光束进行解调，同时还能减小光束扩展影响的解调方法至关重要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统。

本发明提出的基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统，包括空间光调制器和位于所述空间光调制器后的模拟衍射的傅里叶透镜，所述空间光调制器上加载有复合相位全息图；

所述复合相位全息图接收贝塞尔高斯光束后进行调解，通过所述傅里叶透镜模拟衍射过程，将解调结果经过了一个傅里叶变换，该解调结果同时解调单个或多个OAM模式的贝塞尔高斯光束，并在焦平面位置上转换成完美涡旋。

优选地，所述焦平面位置上放置针孔板，所述针孔板的所在位置的孔径与所述OAM模式的数值成反比。

优选地，所述焦平面位置上转换成的完美涡旋的光束半径相同。

优选地，所述复合相位全息图是通过将螺旋相位掩模和闪耀光栅组合成叉形光栅而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述基于复合相位全息图的自恢复OAM模式通信系统通过将生成单个或多个复合的BG光束入射到复合相位全息图(multiplexingphase holograms,MPH)上进行解调再经过衍射，其在焦平面位置不仅能完成解调，同时BG光束会转换成为完美涡旋，其携带不同OAM模式的涡旋光束半径保持一致，从而完成自恢复OAM模式的高效解调，本发明避免了不同OAM模式大小的BG光束之间由于光束直径重合带来的干扰，并且结合了MPH解调的优点，可以同时解调一个或多个OAM模式，提高了OAM光束的解调效率。

附图说明

图1是本发明中基于复合相位全息图的自恢复OAM模式解调系统的原理图；

图2是产生的OAM模式分别为l＝-6,+2,+6的BG光束的光强图及这三种OAM模式复合的光强图；