[发明专利]一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用方法及系统有效
申请号: | 202010732447.3 | 申请日: | 2020-07-27 |
公开(公告)号: | CN111965760B | 公开(公告)日: | 2022-08-30 |
发明(设计)人: | 李朝晖;赖昭宇;刘志兵 | 申请(专利权)人: | 中山大学 |
主分类号: | G02B6/28 | 分类号: | G02B6/28;G02B27/09;G02B6/32 |
代理公司: | 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 | 代理人: | 陈伟斌 |
地址: | 510275 广东*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 利用 折射 器件 损耗 oam 复用解复用 方法 系统 | ||
1.一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,其特征在于,包括结构一致的复用折射器件和解复用折射器件;所述复用折射器件和所述解复用折射器件均包括变换器和补偿器,分别为复用变换器、复用补偿器、解复用变换器和解复用补偿器;所述复用变换器为光束进入端,所述解复用补偿器为光束进入端;
所述复用变换器用于将高斯条形平面波转换为圆环形光束,所述复用补偿器用于对圆环形光束的相位进行补偿和纠正;所述解复用补偿器对圆环形光束的相位进行解调,所述解复用变换器将圆环形的光斑转换为倾斜的平面波;
所述复用折射器件通过数—极坐标到笛卡尔坐标变换得到用以实现坐标变换的相位调制函数,设(X1,Y1)(X2,Y2)表示变换前后的坐标,则坐标之间的关系表示为:
其中,a与条形光斑的大小和相位相关,b与输出光斑大小相关,两个参数彼此独立;
变换器和复用变换器的变换相位、补偿器和复用补偿器的补偿相位分别为:
其中,(x1,y1)(x2,y2)表示变换前后的坐标,a与b分别为表征光斑大小与位置的参数,f为两个自由曲面之间透镜的间距。
2.根据权利要求1所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,其特征在于,所述变换器和补偿器的材料为低损的透明材料。
3.根据权利要求2所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,其特征在于,还包括用于将复用折射器件发出的倾斜平面波调整至圆形的类高斯光束的傅里叶变换透镜。
4.根据权利要求3所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,其特征在于,还包括光源模块、耦合器和整形器;
所述光源模块包括激光器和放大器;
所述耦合器通过单模光纤与所述放大器连接,并将放大器输出的光束转换为多个圆形的高斯光斑;
所述整形器通过单模光纤与所述耦合器连接,将圆形的高斯光斑均整形为矩形状的高斯条形平面波;
所述高斯条形平面波通过横向斜入射的方式入射至所述复用变换器。
5.根据权利要求4所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,其特征在于,在所述复用补偿器发出的光路上放置一个凸透镜,所述凸透镜将倾斜的平面波聚焦到凸透镜的后焦面。
6.一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用方法,其特征在于,基于上述权利要求1-5任一所述的利用折射器件的低损耗OAM复用解复用系统,将多个高斯光束均整形为矩形状的条形平面波后转换为圆环形光束并复用在一起,同时将圆环形光束的相位进行补偿和纠正;当圆环形光束经过传输后解复用为实心的高斯光束或倾斜平面波,最后通过探测器进行信号的检测。
7.根据权利要求6所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用方法,其特征在于,光源经过分解为多个独立的光束后,转换为条形平面波,并令高斯条形平面波入射至用于复用的器件中同一个位置进行复用。
8.根据权利要求7所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用方法,其特征在于,通过在空间光调制器上加载不同拓扑荷的OAM的共轭相位全息图,对圆环形光束解复用为实心的高斯光束并耦合进光纤。
9.根据权利要求7所述的一种利用折射器件的低损耗OAM复用解复用方法,其特征在于,将解复用得到的倾斜平面波调整至圆形的类高斯光束后耦合进光纤。
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