【摘要】：隨著通信技術的迅猛發(fā)展,人們對信息傳輸?shù)囊笠苍絹碓礁�。實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸能力是光通信的主要發(fā)展方向之一。增加光通信系統(tǒng)傳輸容量的一種典型方法是復用多個獨立數(shù)據(jù)信道。多個獨立的數(shù)據(jù)信道可以位于其上不同的波長,極化和空間上,對應為波分復用(WDM),偏振復用(PDM)和空分復用(SDM)。對于光波來說,一種特殊的空分復用——軌道角動量(OAM)復用一直在吸引著很多科研工作者的關注,文章的主要內容有:(1)仿真了一套基于OAM-SK的高效數(shù)字通信系統(tǒng)。根據(jù)渦旋光束之間的正交性,我們仿真了一個基于OAM-SK的高效數(shù)字通信系統(tǒng),并成功傳輸了一幅圖片。在發(fā)送端,通過迭代算法生成了用于產(chǎn)生復合渦旋光束的復合相位全息圖,使圖像的灰度值轉化為二進制數(shù)字信號并映射到渦旋光束不同的拓撲荷上。這一過程就將圖像信息存儲到渦旋光束里,并經(jīng)過自由空間的傳輸?shù)竭_接收端。在接收端,改變迭代算法的正交基后又設計了一個高效的新型解調全息圖,實現(xiàn)將復合渦旋光束分離與檢測,再轉化為數(shù)字信號。(2)研究了不同復用/解調方式對OAM-SK系統(tǒng)的性能影響。對于OAM-SK系統(tǒng)來說,高效的復用方式和解調方式是影響通信系統(tǒng)性能的關鍵。我們對比了不同的復用方式作為調制端和不同的衍射光學元件作為解調端的系統(tǒng)性能,并通過對圖片灰度值的傳輸準確率來進行定量的分析。從不同的系統(tǒng)組合中選擇出最優(yōu)的一組來實現(xiàn)高效的數(shù)字通信。同時還考慮了不同的針孔尺寸大小和判決閾值對系統(tǒng)性能的影響選出了最優(yōu)的設計方案。
【圖文】：

螺旋形波前相位包含著周期性的錯位，波矢方向繞著相位奇點中心沿傳播方向旋逡逑轉，此時波束中等位相面具有螺旋波前形式，導致了在中心軸上的電場振幅為零，逡逑如圖２．１所示。逡逑圖２．１不同光束的相位波前，（ａ）高斯光束；（ｂ）渦旋光束。逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｗａｖｅｆｒｏｎｔ邋ｏｆ邋（ａ）邋Ｇａｕｓｓｉａｎ邋ｂｅａｍ邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ｖｏｒｔｅｘ邋ｂｅａｍ逡逑６逡逑

離的增加而不斷變化。在傳輸過程中，渦旋中心處存在相位不確定性產(chǎn)生的相位逡逑ｆ點，所有光場在中心位置干涉相消，形成環(huán)形的光強分布，并且隨著拓撲荷的逡逑增大，光環(huán)的直徑也逐級增大，圖２．２排所示。逡逑圖２．２拓撲荷為／邋＝＋１，＋３，＋５的渦旋光束的相位分布（ａ－ｃ）和光強分布（ｄ－ｆ）。逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ邋ｐｒｏｆｉｌｅ邋（ａ－ｃ）邋ａｎｄ邋ｐｈａｓｅ邋ｐｒｏｆｉｌｅ邋（ｄ－ｆ）邋ｏｆ邋ｖｏｒｔｅｘ邋ｂｅａｍｓ邋ｗｉｔｈ逡逑ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｃｈａｒｇｅ邋ｏｆ邋／邋＝邋＋１，，＋３，＋５邋．逡逑由于渦旋光束中存在ｅｘｐ＾Ｏ的渦旋相位，根據(jù)指數(shù)正交的特性可以得出不同逡逑拓撲荷的渦旋光束之間是相互正交的，這就可以將一組不同拓撲荷的ＯＡＭ光束作逡逑為信號調制的正交基，作為數(shù)字信號的載體。并且由于渦旋光束的拓撲荷和方位逡逑角之間的關系是隨著傳輸距離動態(tài)變化的，因此利用渦旋光束作為信號的載體具逡逑有很好的安全性。逡逑理論上，在發(fā)送端將攜帶信息的渦旋光束進行疊加后，在接收端要通過一組逡逑特別的解調裝置將不同拓撲荷的渦旋光束進行分離和檢測。一般
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

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1 孫學宏;李強;龐丹旭;曾志民;;軌道角動量在無線通信中的研究新進展綜述[J];電子學報;2015年11期

本文編號：2588284