[发明专利]用于空间模分复用和解复用的基于铁电液晶相位调制器的偏振无关光复用和解复用系统

说明书

多模可重构光空间模式复用系统(650)包括：第一光路(604a)，用于承载来自第一光输入(602a)的第一输入光束；第二光路(604b)，用于承载来自第二光输入(602b)的第二输入光束；合束器(612)，用于组合来自所述第一光路和所述第二光路的光束，并提供合束光输出；其中所述第一光路和所述第二光路中的至少一个是相位调制光路，并且包括基于铁电液晶空间光调制器(FLC SLM)的偏振无关的可重构相位调制器(608a，608b)，以对相位调制光路中的输入光束施加可控相位分布，以便将所述输入光束的空间模式阶次从低阶空间模式可控地转换为高阶空间模式；以及还包括：控制输入(620)，用于控制所述偏振无关的可重构相位调制器配置所述可控相位分布；其中所述第一输入光束和所述第二输入光束组合为与所述第一输入光束和所述第二输入光束的偏振无关的多空间模式合束光输出。可以利用所述控制输入将所述合束的空间模式的数量控制为分别高于所述第一输入光束和第二输入光束中的任一个中的空间模式的数量。

技术领域

本发明涉及用于可重构光空间模式复用/解复用的方法和装置。

背景技术

在光通信系统中使用单模光纤具有许多优点，但随着全球对带宽需求的增加，寻求新的数据编码方式。因此，幅度、相位、波长和偏振目前用于数据编码，并且不管单模光纤的优点，使用多模光纤的潜在的光学空间模分复用提供了在未来电信系统中增加数据容量的潜在进一步方法。

在单模光纤(SMF)通信系统中，只有基本线性偏振(LP)模式 (即LP₀₁模式)的光能够传播，广义上说，因为光纤具有小的芯径。多模光纤(MMF)具有较大的芯径，并且具有不同截面空间分布或模式的多个光束可以同时传播，并且不同的模式可以用于不同的通信信道以提供模分复用。更具体地，多模光纤使得光信号能够以更高阶的LP 模式传播，特别是与波分复用(WDM)相结合以及可选地使用双偏振调制，这可以显著增加光通信的容量。

先前R.Ryf等人已经在J.Light.Technol.30,521-531(2012)的“Mode-DivisionMultiplexing Over 96km of Few-Mode Fiber Using Coherent 6×6MIMO Processing”中描述了静态(不可重构)光模分复用的使用。然而，本文描述了对于模分复用原理的基于实验室的证明，并不关心实际的“现场”问题的解决方案。剑桥大学(发明人所在的地方)已经描述了使用计算机化全息图进行模分复用的技术，例如在 ISBN为978-1-55752-938-1的于2012年3月4日至8日在洛杉矶举办的光纤通信会议的Poster Session 1(JW2A)的JoelCarpenter和 Tim Wilkinson的“Holographic mode generation for mode divisionmultiplexing”中。然而，这是相对复杂和庞大的技术，并且期望改进。有关铁电液晶器件的一般背景现有技术可以在S.T.Warr和R.J. Mears在Electron.Lett.31,714-716(1995)的“Polarisation insensitive operation of ferroelectric liquid crystal devices”中以及S. T.Warr和R.J.Mears在Ferroelectrics 181,53-59(1996)的“Polarisationinsensitive diffractive FLC systems”中找到。

发明内容