[发明专利]一种相干场密集编码通信装置及方法

权利要求书

1.一种基于伪随机相位序列和正交模式叠加态的相干场密集编码通信装置，其特征在于，它包括：相干场发生组件（1）、分束器（2）、初始叠加态生成组件（4）、模式控制门阵列组件（5）、延时器（6）、合束器（7）、通信信道（8）、正交模式分束器（9）以及正交相位编码相干检测组件（10）；

所述模式控制门阵列组件（5）由多个模式控制开关（14）组成，所述模式控制开关（14），是指能控制相干场正交模式通过的器件；首先根据待传输的数据对模式控制门阵列组件（5）中的多个模式控制开关（14）分别进行设置；设置完成后，相干场发生组件（1）产生一束具有单一正交模式的相干场，相干场经过分束器（2）分成若干束相干场（3）；每一束相干场经过初始叠加态生成组件（4），被调制上不同的伪随机相位序列的同时，将其单一正交模式变换为两个正交模式和的叠加态，由此得到初始叠加态；这些处于初始叠加态的相干场经过模式控制门阵列组件（5）后，携带上待传输的数据，得到最终叠加态；然后这些处于最终叠加态的场经过延时器（6）分别进行不同延时，使得各个场先后通过合束器（7）依次送入通信信道（8）传送到目的地；到达目的地后，相干场首先被正交模式分束器（9）按照和正交模式分为两束场，然后分别进入正交相位编码相干检测组件（10）探测相干场所调制的伪随机相位序列存在状态，并得到最终叠加态的模式状态矩阵（21），最后通过一种基于序列遍历机制读出方法得到这些场表示的数据。

2.根据权利要求1所述的相干场密集编码通信装置，其特征在于，所述的初始叠加态生成组件（4），包括正交伪随机码产生器（11）、相位调制器（12）、以及哈德玛德型模式变换器（13），正交伪随机码产生器（11）同时产生若干个正交伪随机编码，输入到若干个相位调制器（12）上，每个相位调制器的编码均不相同，每个相位调制器（12）调制不同的相干场，使得每个相干场都具有不同的伪随机相位序列，然后这些相干场经过哈德玛德型模式变换器（13）由正交模式或变换成相干叠加模式的状态。

3.根据权利要求1所述的相干场密集编码通信装置，其特征在于，所述的模式控制门阵列组件（5），包括若干个分束器（27）、若干个模式控制开关（14）以及若干个合束器（24），每一个输入的相干场首先经过分束器（27）分成若干束，分束的数量与输入场的个数相同，每一束都经过各自对应的模式控制开关（14），然后与其他输入相干场分束出来的相干场利用合束器（24）进行重新组合，使得每一束输出相干场包含所有的伪随机相位序列编码，并且每个正交模式上包含的伪随机相位序列由模式控制开关（14）决定。

4.根据权利要求3所述的相干场密集编码通信装置，其特征在于，所述的模式控制开关（14），是指能控制相干场正交模式通过的器件，主要包括四种状态：控制门A（Gate A）是一种将所有光模式全部关闭的光开关；控制门B（GateB）是一种通过光场模式而关闭光场模式的模式选择型光开关；控制门C（GateC）是一种通过光场模式而关闭光场模式的模式选择型光开关；控制门D（GateD）是一种全部通过光场所有模式的光开关。