一种基于光束轨道角动量的自由空间激光通信系统

摘要

本发明是一种基于光束轨道角动量的自由空间激光通信系统，属于光学应用技术领域。本发明由光纤密排激光器、四个凸透镜、两个偏振片、空间光调制器、针孔光阑、扩束系统、复合二元振幅光栅、CCD探测器组成。本发明以可选通控制的光纤密排激光器作为光源，并根据光纤密排激光器出射光束分布设计了加载到空间光调制器上的相位衍射光栅，对光纤密排激光器出射的各个光束进行相位调制，使得各个光束分别有不同的衍射级位于系统中心轴上，构成一个携带光纤密排激光器选通信息的中心衍射光束，系统工作时根据待传数据对光纤密排激光器进行选通控制实现待传数据的调制加载；携带数据信息的光束在自由空间传输一定距离后，在系统接收端利用复合二元振幅光栅探测传输光束的轨道角动量态，完成通信系统传输数据的解调。

主权项

一种基于光束轨道角动量的自由空间激光通信系统装置，包括光纤密排激光器(1)、第一凸透镜(2)、第一偏振片(3)、空间光调制器(4)、第二偏振片(5)、第二凸透镜(6)、针孔光阑(7)、第三凸透镜(8)、扩束系统(9)、复合二元振幅光栅(10)、第四凸透镜(11)、CCD探测器(12)，其特征在于：光纤密排激光器(1)能够输出8路或8路以上相互平行的基模高斯光束，这些光束在光出射方向的法平面内均匀分布在一个圆周上，且光纤密排激光器能够进行选通控制，可根据待传数据控制其输出光束；第一凸透镜(2)将光纤密排激光器(1)输出的所有光束会聚；空间光调制器(4)位于第一凸透镜(2)的后焦平面上，同时也位于第二凸透镜(6)的前焦平面上；第一偏振片(3)和第二偏振片(5)分别置于空间光调制器的入射光和透射光光路上，用以控制光的偏振态，达到最好的相位调制；针孔光阑(7)位于第二凸透镜(6)的后焦平面上，同时也位于第三凸透镜(8)的前焦平面上，用以滤出携带信息的中心衍射光束；第三凸透镜(8)将携带信息的光束准直发射出去，其与接收扩束系统之间为光束的自由空间传输链路；扩束系统(9)用于缩小接收到的光束半径；复合二元振幅光栅(10)置于第四凸透镜(11)的前焦平面上，对传输光束的轨道角动量进行检测；CCD探测器(12)位于第四凸透镜(11)的后焦平面上，用以检测最终测量结果。