[发明专利]多平面光转换器系统及方法

说明书

本申请公开了一种多平面光转换器系统及方法，MPLC系统中包括N个相位变换区域，其中MPLC系统用于接收输入光场；N个相位变换区域用于对输入光场进行相位调制，获得输入光场对应的输出光场，其中N个相位变换区域根据其对应的相位矩阵设置，N个相位变换区域对应的相位矩阵中至少一个为稀疏矩阵，输入光场为M个正交模式光场，输出光场为模式复用光场，或者输入光场为模式复用光场，输出光场为M个正交模式光场。采用本申请实施例的系统通过稀疏矩阵对应的相位变换区域对接收到的输入光场进行光场模式转换时，减少了系统误差，提升了光场模式转换效率。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种多平面光转换器系统及方法。

背景技术

随着移动互联网的普及，物联网和云计算、大数据分析等新生技术的高速发展，人们对于通信容量和数据传输速率的要求越来越高，光纤通信系统也得到了快速发展和广泛应用。另外提高实时数据传输的速率也已成为许多高新技术不断发展的必要条件，在现有的单模光纤通信系统下继续提高通信容量和速率已变得越来越困难。在光的时间，频率，偏振已经被充分发掘的情况下，基于空间维度的空分复用(Space-Division Multiplexing，SDM)作为一种可能突破现有通信容量瓶颈的技术被寄予厚望。

空分复用技术可以分为两大分支，多芯光纤(Multi-core Fiber，MCF)复用和模分复用(Mode-Division Multiplexing,MDM)。其中模分复用是通过将相互正交的空间模式叠加在一起实现复用，每一种模式可以看作是一个独立传输的信道，从而根据复用的模式数量提升容量。为了将模分复用技术实际应用于提高现有通信系统的通信容量，一种低损耗、低串扰的模分复用/解复用器是必要的。近年来，一种基于多相位变换区域方法的模式复用器/解复用器被提出，其理论上可以执行任何酉空间变换，实现多路复用到任何一组空间模式，具有低的固有损耗且能够实现非常低的串扰值。然而在低阶离散相位的物理加工条件下，多相位变换区域方法中的多个相位变换区域往往限制了该方法的应用。因此在保证系统对光场的模式转化率的条件下，如何优化减小系统中由于相位变换区域数多而产生的系统误差，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种多平面光转换器系统及方法，通过设置多平面光转换器MPLC系统中的部分相位矩阵为稀疏矩阵，以及根据稀疏矩阵制作相位变换区域，这样使得在通过稀疏矩阵对应的相位变换区域对接收到的输入光场进行光场模式转换时，减少了系统误差，提升了光场模式转换率。

第一方面，提供一种多平面光转换器MPLC系统，该MPLC系统中包括N个相位变换区域，其中：MPLC系统接收M个输入光场；通过N个相位变换区域对应的相位矩阵对M个输入光场进行相位调制，输出M个输入光场对应的M个正交模式光场，N个相位变换区域的相位矩阵中至少一个为稀疏矩阵。

在本申请实施例中，由于MPLC系统中的相位变换区域对应的相位矩阵中包括稀疏矩阵，那么在MPLC系统对输入光场进行模分复用时，采用稀疏矩阵对输入光场进行相位调制可以减少MPLC的系统误差，进而提升了MPLC的系统性能。

在一个可能的示例中，N个相位变换区域位于反射镜上，N个相位变换区域用于对输入光场进行相位调制，包括：N个相位变换区域的初始相位变换区域对接收到的输入光场进行相位调制，并将调制后的光场反射到下一个相位变换区域上，下一个相位变换区域重复相位调制得到调制后的光场和反射调制后的光场的过程，使得N个相位变换区域依次完成输入光场的相位调制。

在一个可能的示例中，N个相位变换区域位于反射镜上，MPLC系统中还包括其他反射镜，N个相位变换区域用于对输入光场进行相位调制，包括：N个相位变换区域的初始相位变换区域对接收到的输入光场进行相位调制，并将调制后的光场反射到其他反射镜上；其他反射镜将调制后的光场反射到下一个相位变换区域上，下一个相位变换区域重复相位调制得到调制后的光场和反射调制后的光场的过程，其他反射镜重复将调制后的光场反射到下一个相位变换区域的过程，使得N个相位变换区域依次完成对输入光场的相位调制。