發(fā)布時(shí)間：2021-04-11 17:41

　　單模光纖的通信容量已接近香農(nóng)極限,傳統(tǒng)的多路復(fù)用技術(shù)很難再提升通信容量。近年來(lái),一種新型模分復(fù)用技術(shù)——光軌道角動(dòng)量（OAM）復(fù)用被提出,與其他復(fù)用技術(shù)相結(jié)合,可以極大地提升通信容量和提高頻譜效率。軌道角動(dòng)量光通信的關(guān)鍵技術(shù)包括軌道角動(dòng)量光束的產(chǎn)生、傳輸介質(zhì)以及復(fù)用/解復(fù)用器件,文中對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述。 

【文章來(lái)源】：南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,40(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

光的波長(zhǎng)、振幅、相位和偏振維度及OAM-MOM傳輸系統(tǒng)

OAM光束是一種具有相位結(jié)構(gòu)exp(ilθ) 的特殊光場(chǎng),其中θ為方位角,l為拓?fù)浜蓴?shù),理論上可取任意數(shù)值,且不同拓?fù)浜傻腛AM模式之間是相互正交的[7]。OAM光束具有螺旋形的相位波前,且在光束傳播方向上的軸向中心光強(qiáng)為零。利用OAM光束的相互正交性,可以將多個(gè)不同拓?fù)浜傻腛AM光束作為載波進(jìn)行信息傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用,從而成倍地提升信道容量和頻譜效率。OAM光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OAM光束的產(chǎn)生、OAM 信號(hào)的傳輸媒介和OAM模的復(fù)用與解復(fù)用等三大模塊。下面主要對(duì)這三方面的關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行分析。1 研究進(jìn)展

以上兩種方法主要用于產(chǎn)生自由空間OAM光束,不能直接將產(chǎn)生OAM光束耦合進(jìn)光纖。為了產(chǎn)生聚焦的OAM光束,適應(yīng)OAM光通信系統(tǒng)發(fā)展和應(yīng)用的需求,近幾年,科學(xué)工作者們又提出了兩種新的OAM光束產(chǎn)生方法:光纖耦合器轉(zhuǎn)換法[14-16]、光子晶體光纖轉(zhuǎn)換法[17-20]。2012年Yan等[14]提出了一種利用高斯模的多重相干輸入,在具有環(huán)形折射率分布的光纖中有效地產(chǎn)生和復(fù)用光軌道角動(dòng)量模式的方法。通過(guò)控制多個(gè)輸入的相位關(guān)系,可以有選擇地產(chǎn)生不同階數(shù)的OAM模式。通過(guò)控制多個(gè)輸入的振幅和相位,可以同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)OAM模式,且不會(huì)因復(fù)用而產(chǎn)生額外的損失。2012年,Yue等[17]又用PCF 設(shè)計(jì)了一款新型OAM 模式轉(zhuǎn)換器。利用PCF對(duì)輸入的厄米高斯光進(jìn)行模式變換,得到了一系列渦旋本征模進(jìn)行組合疊加,可以得到OAM模。德國(guó)的Wong 等[18]報(bào)道了一種螺旋PCF 模式轉(zhuǎn)換器(見(jiàn)圖3),螺旋型的結(jié)構(gòu)可對(duì)輸入光進(jìn)行方位角向的調(diào)制,從而使輸入光的相位發(fā)生改變,最終得到OAM光束。通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋PCF的光纖結(jié)構(gòu)參數(shù),如光纖長(zhǎng)度、光纖孔徑、孔間距、扭曲率等,可以產(chǎn)生更多拓?fù)浜蓴?shù)的OAM 模式。2019年,Fu等[20]研制了一種基于充氣螺旋PCF的新型扭向高階軌道角動(dòng)量產(chǎn)生器,與一般的螺旋PCF相比,新型的充氣螺旋PCF的傳輸傾角沒(méi)有明顯的分裂,從而可以產(chǎn)生高質(zhì)量的OAM±6模式,且產(chǎn)生的OAM模的偏振狀態(tài)與輸入光的偏振狀態(tài)相同。1.1.4 光波導(dǎo)器件轉(zhuǎn)換法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]平板式螺旋相位板的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 吳文兵,圣宗強(qiáng),吳宏偉.  物理學(xué)報(bào). 2019(05)
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[6]一種可傳輸42個(gè)OAM模的光子晶體光纖[J]. 楊紅紅,陳鶴鳴,白秀麗.  光通信研究. 2018(02)
[7]一種新型的緩變折射率環(huán)形OAM傳輸光纖[J]. 馬瑩瑩,陳鶴鳴,白秀麗.  光通信研究. 2017(02)
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