[发明专利]一种能产生并传输射频轨道角动量的光学链路

摘要

本发明公开一种能产生并传输射频轨道角动量的光学链路。目前的射频轨道角动量波束直径随着传播距离的增加而显著变大，会造成接收端接收困难。本发明包括光载射频链路和自由空间光学链路，所述的光载射频链路包括激光器、电光调制器、光放大器、光电探测器；射频信号通过电光调制器调制到激光器发出的光束上，该光束进入自由空间光学链路输入端；从自由空间光学链路输出端出来的光束经过光放大器放大后进入光电探测器实现射频信号的恢复。本发明结合了射频轨道角动量波束不易受到干扰的特点与光频轨道角动量波束不易发散的特点，改善了轨道角动量波束传播的质量，减小了波束的畸变，从而提高了波束的传输效率。

主权项

一种能产生并传输射频轨道角动量的光学链路，其特征在于：包括光载射频链路和自由空间光学链路，所述的光载射频链路包括激光器、电光调制器、光放大器、光电探测器；射频信号通过电光调制器调制到激光器发出的光束上，该光束进入自由空间光学链路输入端；从自由空间光学链路输出端出来的光束经过光放大器放大后进入光电探测器实现射频信号的恢复；所述的自由空间光学链路包括第一准直器、第二准直器、第一分束器、第二分束器、第一反射镜和第二反射镜；第一准直器作为自由空间光学链路的输入端，空间光波束通过第一分束器透射到第一反射镜上，反射的空间光波束经过第一分束器反射到第二分束器，再通过第二分束器透射到第二反射镜上，第二反射镜反射的空间光波束通过第二分束器反射到第二准直器，第二准直器作为自由空间光学链路的输出端；所述的第一反射镜或第二反射镜在不同方位角反射光束的空间位置不同，使得同一空间光波束上不同方位角的光程不同，从而改变射频信号的相位；所述的第一反射镜反射的空间光波束携带有射频轨道角动量信号；所述的第一反射镜和第二反射镜结构相同，形状互补；第二反射镜将不同方位角的光程进行补偿，从而将光束上的射频信号的相位还原，恢复原始信号；所述的第一反射镜和第二反射镜在周向上均是阶梯状结构，每个阶梯之间的高度差远大于光波长，但与射频信号的波长在同一数量级，通过改变每个阶梯之间的高度差实现对射频信号随方位角的移相；两个相邻的阶梯结构的高度差为D，则相邻阶梯结构反射光束的延时差Δτ为：Δτ=-2Dc]]>其中c为真空中光速，造成的射频信号相位的差异为：其中fRF为射频信号的频率；由于轨道角动量波束的相位随方位角周期性变化的特性，相邻的阶梯结构对射频信号相位的改变差满足：其中l为轨道角动量的模态，N为整个周向上阶梯结构的个数。