[发明专利]基于布里渊光声耦合实现的畸变矫正方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于布里渊光声耦合实现的畸变矫正方法及装置。畸变矫正方法包括：令OAM信道光束与高斯型探测光束共光路传输，经过畸变单元，获得畸变的OAM信道光束和畸变的探测光束；令畸变的OAM信道光束和高斯型参考光束从非线性介质两侧输入，使二者在非线性介质中发生BOPA相互作用，把OAM信道光束携带的畸变信息写入非线性介质的声子场中；令畸变的探测光束在高斯型参考光束一侧，相对于高斯型参考光束倾斜入射到非线性介质中，通过与携带畸变信息的声子场发生BAPA相互作用，以获得去除畸变信息的OAM信道光束，该光束以和高斯型参考光束传播方向相反的方向输出。本发明的畸变校正方法及装置可用于大气、光纤等介质中的常规起伏畸变和涡旋畸变的矫正。

技术领域

本发明涉及畸变矫正技术领域，尤其涉及一种基于布里渊光声耦合实现的畸变矫正方法及装置。

背景技术

近年来，随着固定和移动互联的高速发展，数据吞吐与日俱增，相对滞后的通信及互联带宽已成为大数据和云时代的主要瓶颈。因此，迫切需要一种能够同时提升数据容量密度和频谱利用率的技术。在这一背景下，所有信道共用同一频谱和空间资源的模分复用技术逐步发展起来，其中轨道角动量(OAM)复用技术由于其物理层上的无限维度特性，近来成为该领域研究热点，有望成为继频分复用后下一个推动通信及互联带宽跨越式增长的技术，同时该技术的发展也给通信及互联层面带来了全新挑战。在湍流大气或非均匀波导条件下，由各向异性扰动引起的角动量传输(模式耦合)极易破坏光子OAM模式正交性，OAM信道的长距离高保真传输成为通信传输层需要面对的新挑战。目前，自适应光学是应对常规激光大气应用中大气湍流引起的波前畸变的关键技术，但在强起伏条件下矫正效果明显恶化，其原因主要是光场中出现了相位奇点(涡旋畸变)，再加上有限接收面积内拓扑荷的起伏效应，致使相位的探测和复原愈发困难。针对这一问题，南加州大学Alan E.Willner课题组在2014年《Optics Letters》第39卷第10期发表的《Adaptive optics compensation ofmultiple orbital angular momentum beams propagating through emulatedatmospheric turbulence》文章中采用传统自适应光学技术补偿波前畸变，改善邻近模式间串扰12dB。由于该方法补偿效果依赖于波前探测的精度，无法有效应对介质强起伏条件下引入的涡旋畸变，且不适用于集成光路。因此，如何实现常规起伏畸变和涡旋畸变矫正是OAM复用技术中亟待解决的问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本发明提供了一种基于布里渊光声耦合实现的畸变矫正方法及装置，以至少解决现有技术中无法去除OAM信道光束携带的常规起伏畸变和涡旋畸变的问题。

根据本发明的一个方面，提供了基于布里渊光声耦合实现的畸变矫正方法，畸变矫正方法包括：令OAM信道光束与高斯型探测光束共光路传输，经过畸变单元，获得畸变的OAM信道光束和畸变的探测光束，其中，畸变的OAM信道光束与畸变的探测光束之间的频率差为非线性介质的布里渊频移；令畸变的OAM信道光束和高斯型参考光束分别从非线性介质两侧输入，以使畸变的OAM信道光束和高斯型参考光束在非线性介质中发生布里渊光参量放大(BOPA)相互作用，同时把OAM信道光束携带的畸变信息写入到非线性介质的声子场中，其中，畸变的OAM信道光束与高斯型参考光束之间的频率差为所述非线性介质的布里渊频移；令畸变的探测光束在高斯型参考光束一侧，相对于高斯型参考光束倾斜入射到非线性介质中，通过与携带畸变信息的声子场发生布里渊声参量放大(BAPA)相互作用，以获得去除畸变信息的OAM信道光束，其中，所述去除畸变信息的OAM信道光束以和所述高斯型参考光束传播方向相反的方向输出。