自由空間光通信已經在各個無線通信領域有了飛速的發(fā)展，比如衛(wèi)星通訊、移動和固定終端的互聯(lián)、室內通信系統(tǒng)等。光波的振幅、相位、偏振、波長和時間維度已經被廣泛利用來提高光通信容量。除了這些傳統(tǒng)的復用技術，空分復用(SDM)技術利用光波的空間自由度來提高通信容量最近正越來越多受到廣泛關注。
武漢光電國家實驗室王健教授領導的多維光子學實驗室(MDPL：Multi-DimensionalPhotonicsLaboratory)利用軌道角動量(OAM)光束和矢量光束開展了SDM以及編解碼的相關研究并取得了一系列進展。
(1)博士生杜竫利用貝塞爾光束的OAM拓撲電荷數實現了可見光波段的12米距離貝塞爾光束多進制編碼/解碼。由于貝塞爾光束的無衍射特性，這種編碼解碼技術能抵抗路徑遮擋物的影響。該工作發(fā)表在OpticsLetters上。
圖一 16和32進制貝塞爾光束編碼解碼
(2)碩士生趙一凡利用矢量光的不同空間偏振態(tài)實現了多進制編碼/解碼。通過一個空間光調制器加載不同的相位信息，16種不同態(tài)的矢量光束被產生出來并代表16進制數。實驗還研究了這種編碼解碼的誤碼率并展示了其低誤碼率的傳輸特性。該工作發(fā)表在OpticsLetters上。
圖二 利用矢量光編碼解碼傳輸圖片
(3)博士生朱龍通過使用一種特殊設計的相位圖實驗實現了從單個高斯光束模式到多個貝塞爾光束模式的數據廣播并驗證了這種自由空間廣播抵抗路徑遮擋物的影響。實驗還研究了20Gbit/sQPSK信號通過這種廣播系統(tǒng)的誤碼率特性。該工作發(fā)表在OpticsLetters上。
圖三 從單個高斯光束模式到多個貝塞爾光束模式的數據廣播示意圖
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