[发明专利]一种提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置及方法

权利要求书

1.一种提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置，其特征在于，所述提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置包括：

多模态涡旋光束的产生与复用模块和多模态涡旋光束的解复用与还原模块；

所述多模态涡旋光束的产生与复用模块用于产生模式数不同的两束涡旋光束，并进行合束，实现涡旋光的空间复用；

所述多模态涡旋光束的解复用与还原模块用于将模式数不同的两束涡旋光束分别还原成高斯光束，实现解复用与还原；

所述多模态涡旋光束的产生与复用模块包括：

用于分别将来自光纤的第一高斯光束和第二高斯光束准直到空间的第一光纤耦合器和第二光纤耦合器；

用于接收经过所述第一光纤耦合器发射的第一高斯光束，并进行光束起偏的第一格兰棱镜；

用于接收经过所述第二光纤耦合器发射的第二高斯光束，并进行光束起偏的第二格兰棱镜；

用于接收经过所述第一格兰棱镜发射的第一高斯光束，并转换为第一圆偏振光束的第一四分之一波片；

用于接收经过所述第二格兰棱镜发射的第二高斯光束，并转换为第二圆偏振光束的第二四分之一波片；

用于接收经过所述第一四分之一波片发射的第一圆偏振光束的第一超表面；所述第一圆偏振光束经过所述第一超表面后变为携带右旋圆偏振的模式数为2的涡旋光束；

用于接收经过所述第二四分之一波片发射的第二圆偏振光束的第二超表面；所述第二圆偏振光束经过所述的第二超表面后变为携带右旋圆偏振的模式数为4的涡旋光束；

用于将模式数为4的涡旋光束进行偏振旋转的第一二分之一波片；

用于将经过偏振旋转的模式数为4的涡旋光束反射至合光镜的第一反射镜；

用于接收模式数为2的涡旋光束和模式数为4的涡旋光束，并将两束涡旋光束合成一束多模态复用光束的合光镜；

所述第一光纤耦合器、第一格兰棱镜、第一四分之一波片、第一超表面以及合光镜依次设置在同一光轴上；

所述第二光纤耦合器、第二格兰棱镜、第二四分之一波片、第二超表面以及第一反射镜依次设置在同一光轴上；

所述第一反射镜设置在所述合光镜的正下方；

所述多模态涡旋光束的解复用与还原模块包括：

用于接收所述合光镜发射的多模态复用光束，并将所述多模态复用光束分成两束的分光镜；

用于改变光束传播方向的第二反射镜；

用于接收所述分光镜发射的一束多模态复用光束，并将涡旋光束还原为高斯光束的第三超表面；

用于接收经过所述第二反射镜发射的一束多模态复用光束，并进行偏振旋转的第二二分之一波片；

用于接收经过所述第二二分之一波片多模态复用光束，并将涡旋光束还原为高斯光束的第四超表面；

用于滤掉干扰光束的第一光阑和第二光阑；

用于将空间中的光束耦合进光纤的第三光纤耦合器和第四光纤耦合器。

2.根据权利要求1所述的提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置，其特征在于，所述分光镜、第三超表面、第一光阑以及第三光纤耦合器依次设置在同一光轴上；

所述第二反射镜、第二二分之一波片、第四超表面、第二光阑以及第四光纤耦合器依次设置在同一光轴上；

所述第二反射镜设置在所述分光镜的正下方。

3.根据权利要求1所述的提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置，其特征在于，所述第一超表面和所述第三超表面的光轴空间旋转比的q值相同，所述第二超表面和所述第四超表面的光轴空间旋转比的q值相同。

4.根据权利要求3所述的提升涡旋光空间复用通信系统稳定性的装置，其特征在于，所述第一超表面和所述第三超表面的q值为1，所述第二超表面和所述第四超表面的q值为2；

所述的第一超表面和所述第二超表面可分别用任意q值不同的两个超表面替代，且所述第三超表面的q值始终和所述第一超表面保持一致，所述第四超表面的q值始终和所述第二超表面保持一致。