[发明专利]一种基于轨道角动量编码的全双工逆向调制自由空间光通信系统

权利要求书

1.一种基于OAM的全双工逆向调制自由空间光通信系统方案，可以在逆向调制的基础上进行高阶调制从而提高系统的频带利用率并保证通信双方进行同时通信；

一套OAM高阶调制的无线光通信双工逆向调制系统，可实现任意OAM模式的高阶调制，其特征在于，该系统包括：包括发射/接收终端和逆向调制终端；

所述发射/接收终端，用来向逆向调制终端发射单态OAM光束，接收经逆向调制终端调制后反射回来的经逆向调制端改变的OAM态的涡旋光束并解调出光束携带逆向调制终端加载的OAM态信息；

所述逆向调制终端，用于将逆向调制端的通信信息调制为高阶编码，并利用空间光调制器将高阶编码对应的OAM模式加载到接收到的OAM光束上，形成携带新的态的OAM光束并反射回发射/接收终端。

2.如权利要求1作为前述逆向调制自由空间光通信系统一种更好的选择，发射/接收终端包括发射装置、扩束器、发射/接收端OAM态检测系统、发射/接收端信号处理系统：

所述发射装置，用来通过在空间光调制器上加载对应的衍射光栅，将单OAM态加载到高斯光束上从而转换为涡旋光束，作为询问光向逆向调制终端发射。发射装置包括激光器、两对透镜组、空间光调制器以及光阑，其特征在于：

所述空间光调制器，计算机可根据发射/接收终端所要加载的信息，将相对应的全息图，转换为振幅或相位调制方式加载到空间光调制器1上，高斯光束经空间光调制器1反射后即可生成多级携带OAM态的涡旋光束；

所述发射/接收端OAM态检测系统，用来探测接收从逆向调制终端反射并经逆向调制终端调制的OAM光束，检测出逆向调制终端加载在涡旋光束上的OAM态信息。

3.如权利要求1作为前述逆向调制自由空间光通信系统一种更好的选择，逆向调制终端包括MRR系统、逆向调制端OAM态检测系统、逆向调制端信号处理系统三部分。

4.如权利要求1所述MRR系统，用来通过在空间光调制器上加载对应的衍射光栅，将逆向调制终端发送信息对应的OAM态加载到发射/接收端发射来的单态OAM光束上，发射/接收端发射的OAM光束被改变后再反射回发射/接收终端。MRR系统装置包括接收孔径、分束器、两对透镜组、空间光调制器以及光阑，其特征在于：

所述分束器，用于OAM光束的分束成两束，一束发射向空间光调制器2，一束发射向OAM态检测系统；

所述空间光调制器2，根据逆向调制终端所要加载的信息，计算机可根据逆向调制终端所要加载的信息，将相对应的全息图，转换为振幅或相位调制方式加载到空间光调制器2上，接受到的发射/接收终端发射的OAM光束经空间光调制器2调制、反射后即可生成多级的携带对应逆向调制终端所要加载的信息OAM态的涡旋光束。

5.如权利要求1所述逆向调制端OAM态检测系统，用来探测接收从发射/接收终端发射来的OAM信息的光束，检测出发射/接收终端加载在涡旋光束上的OAM态信息；

所述逆向调制端信号处理系统，用来处理发射/接收端加载的OAM态信息，进行解码处理，得到发射/接收终端发送来的信息，也用来存储加载到空间光调制器2上的OAM对应衍射光栅图样，将逆向调制端通信信息转换为对应的OAM编码图样，驱动MRR系统空间调制器2加载逆向调制终端发送信息对应的OAM态信息。

6.一种OAM高阶调制的无线光通信逆向调制系统用于提高系统的频带利用率的方法，包括：

A.发射/接收端的信号处理系统根据OAM编码表将通信信号转换成OAM编码，并将对应OAM编码的衍射光栅加载到空间光调制器1面板上；

B.发射装置中激光器发射的高斯光束经过第一对透镜组扩大光束半径后，经加载衍射光栅的空间光调制器1反射后生成拥有多级衍射的携带OAM态的涡旋光束，随后经第二对透镜组和光阑1的滤波滤除多级衍射仅留一级衍射级，将一级衍射级发射，经过扩束器扩束后向逆向调制端发射；

C.逆向调制终端的OAM态检测系统，识别出OAM光束所携带的OAM态信息，将OAM态信息传送至信号处理系统；

D.逆向调制端的信号处理系统根据OAM编码表将OAM态信息转化为二进制数据，解调出相应发射/接收端的通信信息；

E.逆向调制端的信号处理系统根据OAM编码表将通信信号转换成OAM编码，并将对应OAM编码的衍射光栅加载到空间光调制器2面板上；

F.MRR系统将新的OAM态经衍射光栅的空间光调制器2空间调制后加载到入射来的OAM光束上，形成拥有多级衍射的OAM态的涡旋光束，再经透镜组和光阑2的滤波滤除多级衍射仅留一级衍射级，将一级衍射级发射向发射/接收端；

G.逆向调制端反射的OAM态的涡旋光束进入发射/接收端的OAM态检测系统，识别出涡旋光束所携带的OAM态，将逆向调制端发送来的OAM态信息识别出来传送至信号处理系统；

H.发射/接收端信号处理系统根据OAM编码表将OAM态信息转化为二进制数据，解调出相应逆向调制终端的通信信息。