軌道角動量光束在光通信中的應(yīng)用研究.pdf

1、近些年，光通信領(lǐng)域飛速發(fā)展，“光進銅退”已成為通信領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。然而傳統(tǒng)的復(fù)用方式（如波分復(fù)用、偏振復(fù)用、時分復(fù)用技術(shù)）已不能滿足日益增長的容量需求。軌道角動量（OAM）光束則為光域的復(fù)用提供了一個新的自由度。軌道角動量光束因為其正交性、無窮性、安全性等特點，可以大幅度提高光通信系統(tǒng)的容量。因此軌道角動量光束的產(chǎn)生、復(fù)用（OAM-DM）、檢測、調(diào)控就成為本學(xué)科前沿研究的熱門方向，也是軌道角動量通信的理論與實踐基礎(chǔ)。本文在這些研究的

2、基礎(chǔ)上，結(jié)合前沿的光信號調(diào)制技術(shù)和復(fù)用技術(shù)，實現(xiàn)了大規(guī)模的軌道角動量信道的復(fù)用解復(fù)用、軌道角動量信道動態(tài)尋址路由以及旁瓣調(diào)制軌道角動量光束的應(yīng)用。在實驗上實現(xiàn)了亞拍它量級（1014 bit/s）系統(tǒng)容量和10個軌道角動量信道之間的動態(tài)切換、廣播、濾除。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　利用渦旋達曼光柵實現(xiàn)軌道角動量信道的獨立產(chǎn)生、同軸復(fù)用、并行檢測，結(jié)合高速Q(mào)PSK/16QAM調(diào)制技術(shù)、密集波分復(fù)用技術(shù)（DWDM）和偏振復(fù)用技術(shù)

3、（PDM），在實驗上實現(xiàn)了80/160Tbit/s的系統(tǒng)容量。在復(fù)用端利用渦旋達曼光柵實現(xiàn)軌道角動量信道的產(chǎn)生和復(fù)用，在檢測端利用完全相同的光柵進行解復(fù)用，使系統(tǒng)簡潔、對稱，避免了多個產(chǎn)生、復(fù)用元件引起的系統(tǒng)復(fù)雜度提升和較大的插入損耗，同時也便于集成化。
　　拓展了渦旋達曼光柵的概念，提出了一種廣義新型的渦旋達曼光柵，并利用這種光柵實現(xiàn)了多軌道角動量信道之間的動態(tài)切換，從而實現(xiàn)了軌道角動量動態(tài)路由尋址。系統(tǒng)中只需要一個動態(tài)元件就可