[发明专利]一种高斯-谢尔模型涡旋光束的光纤耦合装置及方法

说明书

本发明公开了一种高斯‑谢尔模型涡旋光束的光纤耦合装置及方法，包括高斯‑谢尔模型涡旋光束生成装置、第二空间光调制器和第三薄透镜；所述高斯‑谢尔模型涡旋光束生成装置用于产生高斯‑谢尔模型涡旋光束，并将高斯‑谢尔模型涡旋光束传输至第二空间光调制器；所述第二空间光调制器用于对传输后的高斯‑谢尔模型涡旋光束加载反螺旋相位，进行相位解调，得到解调光束；所述第三薄透镜用于将解调光束聚焦到光纤。能够简便精确的将高斯‑谢尔模型涡旋光束耦合进入光纤内部。

技术领域

本发明属于光纤耦合技术领域，尤其涉及一种高斯-谢尔模型涡旋光束的光纤耦合装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

提高频谱利用率、提升信道的传输容量和通信容量密度是目前通信的主要目标和迫切需要解决的问题。激光光通信可以实现新的通信频谱，并向(高)频段部分扩展，降低频谱缺口。多输入多输出(MIMO)是当前提高频谱利用率和传输容量的有效技术手段。

然而，当自由空间光通信中携带信号的激光在大气中传输时，受到大气湍流的扰动使光束产生相位扭曲、光束闪烁和光束漂移等现象。这是由湍流对场相结构的畸变引起的。这会严重影响信号质量，甚至使信号发生中断，这是自由空间光通信的最大的挑战。因为大气湍流扰动具有累积性，所以当通信距离越远时，激光光束受到大气湍流的影响就会越明显，信号光场的畸变就会越厉害。对比于完全相干光而言，部分相干光具有缓解光束的随机起伏的优点。因此部分相干光可以降低光束散斑效应，减轻由于大气湍流引起的光束闪烁。除此之外，近些年的研究发现高斯-谢尔模型涡旋(GSMV)光束(即携带涡旋相位的部分相干光束)在减少湍流诱导的闪烁方面也比高斯-谢尔模型(GSM)光束有优势。

然而，对于高斯-谢尔模型涡旋光束的在自由空间光通信方面的广泛应用遇到了多方面的阻碍，其中，高斯-谢尔模型涡旋光束的光纤耦合存在一定困难。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高斯-谢尔模型涡旋光束的光纤耦合装置，能够简便精确的将高斯-谢尔模型涡旋光束耦合进入光纤内部。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种高斯-谢尔模型涡旋光束的光纤耦合装置，包括高斯-谢尔模型涡旋光束生成装置、第二空间光调制器和第三薄透镜；

所述高斯-谢尔模型涡旋光束生成装置用于产生高斯-谢尔模型涡旋光束，并将高斯-谢尔模型涡旋光束传输至第二空间光调制器；

所述第二空间光调制器用于对传输后的高斯-谢尔模型涡旋光束加载反螺旋相位，进行相位解调，得到解调光束；

所述第三薄透镜用于将解调光束聚焦到光纤。

进一步的，所述第二空间光调制器配置有携带反螺旋相位的达曼光栅，传输后的高斯-谢尔模型涡旋光束经过所述达曼光栅，得到解调光束。

进一步的，所述高斯-谢尔模型涡旋光束生成装置包括依次设置的激光器、准直镜、第一薄透镜和毛玻璃片；

所述激光器用于产生激光；

所述准直镜用于对激光器产生的激光进行准直，得到准直后的激光；

所述第一薄透镜用于对准直后的激光进行聚焦，得到完全相干信号光束；

所述毛玻璃片用于将所述完全相干信号光束转换为完全非相干光。

进一步的，所述高斯-谢尔模型涡旋光束生成装置还包括在毛玻璃片后依次设置的第二薄透镜、高斯滤波片和第一空间光调制器；

所述第二薄透镜用于对完全非相干光进行傅里叶变换，得到变换后的完全非相干光；