[发明专利]基于全光混沌调制的自由空间轨道角动量广播通信系统

权利要求书

1.一种基于全光混沌调制的自由空间轨道角动量广播通信系统，其特征在于，包括：加密发送端、光场调控模块、自由空间链路、OAM广播模块、以及接收用户端；

所述加密发送端包括：主激光器DL、偏振控制器PC、光纤耦合器FC1、可调光衰减器VOA1、光纤反射镜M1、光隔离器ISO、马赫曾德尔调制器MZM和任意波形发生器AWG；

主激光器DL产生激光信号，经过偏振控制器PC后输入至光纤耦合器FC1，光纤耦合器FC1按照设置的光分束比将激光分为两路，其中一路光经过可调光衰减器VOA1的衰减后由光纤反射镜M1反射回主激光器DL；另一路光输出为混沌光载波，混沌光载波通过光隔离器ISO后进入马赫曾德尔调制器MZM，同时任意波形发生器AWG产生的信息通过MZM调制到混沌光载波上，得到携带有信息的混沌光载波，然后经过一个光纤准直器COL1准直为空间高斯光束进入光场调控模块；

所述光场调控模块包括一个线偏振片LP和一个反射式空间光调制器SLM1；

携带有信息的混沌光载波经过线偏振片LP后传输至反射式空间光调制器SLM1处进行OAM的n阶复用光场调控，调控后的光信号经反射式空间光调制器SLM1反射至自由空间链路进行传输，随后进入OAM广播模块；

所述OAM广播模块包括一个空间光调制器SLM2、n个45度反射镜M2-1～M2-n、以及n个光纤准直器COL2-1～COL2-n；

将空间光调制器SLM2的液晶屏等分为n份，每一份对应一个接收用户，每个用户在液晶屏上对应部分加载阶数相反的涡旋相位板，实现对自身OAM的解调，解调后得到n路高斯光束；第一路高斯光束经过反射镜M2-1、光纤准直器COL2-1准直进入光纤内传输至接收用户1；第二路解调高斯光束经过M2-2、COL2-2准直进入光纤内传输至接收用户2，以此类推，从而实现基于OAM的n个用户的广播；

所述接收用户端包括n个结构相同的接收用户，其中，第i个接收用户包括一个光纤隔离器ISO、一个小信号放大器EDFA、一个2×2光纤耦合器FC2-i、三个可调光衰减器VOA2-i/VOA3-i/VOA4-i、一个偏振控制器PC、一个从激光器SL_i、以及两个光电探测器PD1-i/PD2-i，i＝1,2,3,…,n；

在第i个接收用户中，准直器耦合后的光信号经过光纤隔离器ISO后输入至小信号放大器EDFA，通过小信号放大器EDFA补偿空间传输损伤后由光纤耦合器FC2-i分为两路，其中一路光信号经过可调光衰减器VOA2-i、偏振控制器PC单向注入至从激光器SL_i，此时从激光器SL_i产生本地同步混沌信号，并经过光纤耦合器FC2-i、可调光衰减器VOA4-i后被光电探测器PD2-i接收；另一路光信号经过可调光衰减器VOA3-i后被光电探测器PD1-i接收；最后，两个光电探测器接收到的信号经过相减得到原始光信号。