[发明专利]基于多拓扑荷数环形光束的自由空间光通信系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于多拓扑荷数环形光束的自由空间光通信系统及方法，发射端将待传输的信息编码为拓扑荷数分布，并设计相应的目标环形光束，计算得到相应的位相全息图，再将该位相全息图加载到空间光调制器中；发射端激光器发出的激光束照射到空间光调制器上进行位相调制，产生目标环形光束；目标环形光束经自由空间光通信链路传输至接收端由CCD相机接收；同时，从接收端激光器发出的激光束经准直扩束后也由CCD相机接收；由此，CCD相机上记录了发射端的目标环形光束与接收端准直扩束后的激光束的干涉图样；分析干涉图样的强度分布，得到目标环形光束的拓扑荷数分布，从而识别发射端传输的信息。本发明传输信息容量大、安全等级高。

主权项

1.一种基于多拓扑荷数环形光束的自由空间光通信系统，其特征在于，包括发射端和接收端；发射端包括计算机、第一激光器、空间光调制器和第一望远镜；接收端包括第二激光器、第二望远镜、傅里叶变换透镜、分光镜以及CCD相机；第一望远镜的物镜与第二望远镜的物镜相对，两者之间形成自由空间光通信链路；该系统的工作过程为：S1、在发射端和接收端预先建立光束的拓扑荷数与各种信息之间的映射关系；S2、发射端的计算机首先根据映射关系将待传输的信息编码为拓扑荷数分布，并根据编码而成的拓扑荷数分布设计相应的目标环形光束；然后根据需要产生的目标环形光束，利用光束整形算法计算得到相应的位相全息图；再将该位相全息图加载到空间光调制器中；S3、第一激光器发出的激光束经准直扩束后，照射到具有位相全息图的空间光调制器上，空间光调制器对输入的光束的位相进行调制后产生目标环形光束；目标环形光束被空间光调制器反射后依次经傅里叶变换和第一望远镜扩束，再由自由空间光通信链路传输至接收端；S4、接收端的第二望远镜收集来自发射端的光束并将其直径缩小，光束依次通过傅里叶变换透镜和分光镜，最后由CCD相机接收；同时，从接收端的第二激光器发出的激光束经准直扩束后也通过分光镜，同样由CCD相机接收；由此，CCD相机上记录了发射端的目标环形光束与接收端准直扩束后的激光束的干涉图样；S5、分析干涉图样的强度分布，得到目标环形光束的拓扑荷数分布，从而识别发射端传输的信息。