[发明专利]光通信方法和系统

权利要求书

1.一种光通信方法，包括：

接收具有一个或更多个波长的至少一个入射光束；

使用第一光学元件作用于所接收到的入射光束来以独立于所述入射光束的一个或更多个波长的方式创建单个复用光束，所述单个复用光束包括所述入射光束的每一个或更多个波长的预定数量的空间模式的复用，其中，所述预定数量的空间模式中的每一个具有至少两个空间自由度；以及

将所述复用光束用于光通信，其中，所述空间模式被用作载波信道和比特编码方案中的比特中的一者或两者，其中，所述第一光学元件被编码有能够操作成与所述入射光束的一个或更多个波长无关地生成预定模式的单个全息图，其中，所述单个全息图是多个全息图的叠加，其中，所述多个全息图中的每一个具有与所述预定数量的模式中的每一个相对应的不同的载波频率，并且其中，每个不同的载波频率具有基本上锯齿形的相位函数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第一光学元件作用于所述单个入射光束以：

创建所述预定数量的空间模式，每个空间模式具有两个空间自由度，其中，所述两个空间自由度是空间模型中的两个自由度；以及

在所述空间模式的创建期间向所述空间模式中的每一个应用相位梯度来产生光栅；以及

仅使用第一衍射级用于创建所述预定数量的空间模式。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括从包括笛卡尔对称中拉盖尔高斯光束的径向指数和角向指数以及厄米-高斯光束的X轴指数和Y轴指数的组中选择所述两个空间自由度。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括以数据携带光束的形式接收所述入射光束。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第一光学元件对所述入射光束进行复振幅调制来以模式选择性的但独立于所述入射光束的波长的方式创建所述单个复用光束。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述复用光束的每个模式和波长在傅立叶平面内空间上分离。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括通过从包括自由空间和一个或更多个光纤的组中选择的光信道发送所述单个复用光束。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述第一光学元件选自包括衍射光学元件、非球面光学元件和纯相位空间光调制器的组。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括：

接收所述单个复用光束；

使用第二光学元件作用于所接收到的单个复用光束来以独立于其相关联的波长的同时方式将所接收到的单个复用光束解复用为成分空间上分离的模式；以及

使用解复用的模式作为载波信道和比特编码方案中的比特中的一者或两者。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第二光学元件对所述入射光束进行复振幅调制来以模式选择性的但独立于所述复用光束的波长的方式对所述复用光束进行解复用。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二光学元件选自包括衍射光学元件、非球面光学元件和纯相位空间光调制器的组。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二光学元件被编码有对所接收到的单个复用光束进行解复用的单个全息图，其中，所述单个全息图是与所述预定数量的模式相对应的多个全息图的叠加，其中，所述多个全息图中的每个全息图具有匹配的空间频率以与所述复用光束的波长无关地在空间上从单个复用光束分离特定模式，其中，每个空间频率具有基本上锯齿形的相位函数。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括将所述单个复用光束从所述第一光学元件发送至所述第二光学元件。