一种太赫兹涡旋光束轨道角动量态的解调装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太赫兹涡旋光束轨道角动量态的解调装置和方法。轨道角动量态作为全新的通信自由度有望极大地提高现有通信系统的容量和谱效率，利用光学坐标变换的原理，将携带单一轨道角动量的涡旋光束的强度分布由圆环状变为直线状，同时将角向相位分布变为线性相位梯度，这一线性相位梯度正比于涡旋光束的拓扑荷，变换后的光束经过单一聚焦透镜在其后焦面上形成不同位置的光斑。这一方法可以同时对多个轨道角动量光束进行高效分离，有望在基于轨道角动量的自由空间太赫兹无线通信系统中得到应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于轨道角动量的自由空间无线通信
，更具体地，设计一种适用于自用空间中携带多个轨道角动量态太赫兹光束的解调装置和方法。
技术介绍
随着信息技术的持续快速发展，人们对高清视频、图像等的需求与日俱增，伴随之的是数据容量的急剧增长，为了缓解急剧增长的通信容量需求，人们利用电磁波的偏振、频率、时间、波长等传统维度开发出了一系列提高通信系统容量的技术，例如偏振复用技术、频分复用技术、时分复用技术、波分复用技术等。随着光子轨道角动量的提出和研究，轨道角动量态逐步被人们意识到可以作为新的维度来极大提高通信系统的容量和谱效率。轨道角动量作为一个全新的通信自由度可以极大地提高现有无线通信系统的容量和谱效率，而太赫兹波的频率远远超过现有无线通信系统的载波频率，基于轨道角动量的太赫兹无线通信系统将极大提高无限通信容量。轨道角动量态是电磁波电场在横截面上携带涡旋相位因子exp(jlφ)的态，其中l称为轨道角动量的量子数(也称为拓扑荷)，定义轨道角动量的特征参数，不同轨道角动量光束携带的拓扑荷不同，l的取值在实数空间，φ为角向因子。作为一种新兴的通信维度，既可以将轨道角动量态的拓扑荷作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹涡旋光束轨道角动量态解调装置，其特征在于，包括在同一光路上的轨道角动量解调模块和轨道角动量探测模块；其中：所述轨道角动量解调模块用于将太赫兹涡旋光束的环状光强的涡旋光束变换成倾斜平面波，倾斜程度正比与输入太赫兹涡旋光束的拓扑荷；轨道角动量解调模块由同一光路的光学坐标变换器件和相位纠正器件依序组成；其中，所述光学坐标变换器件和相位纠正器件均为纯相位器件，光学坐标变换器件用于入射涡旋光束提供坐标变换所需的相位畸变，相位纠正器件用于纠正太赫兹涡旋光束经过坐标变换后的残余相位畸变；所述的轨道角动量探测模块用于将不同倾斜平面波聚焦在焦平面处的不同位置，实现对不同倾斜平面波的分离，其由同一光路的...

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹涡旋光束轨道角动量态解调装置，其特征在于，包括在同一光路上的轨道角动量解调模块和轨道角动量探测模块；其中：所述轨道角动量解调模块用于将太赫兹涡旋光束的环状光强的涡旋光束变换成倾斜平面波，倾斜程度正比与输入太赫兹涡旋光束的拓扑荷；轨道角动量解调模块由同一光路的光学坐标变换器件和相位纠正器件依序组成；其中，所述光学坐标变换器件和相位纠正器件均为纯相位器件，光学坐标变换器件用于入射涡旋光束提供坐标变换所需的相位畸变，相位纠正器件用于纠正太赫兹涡旋光束经过坐标变换后的残余相位畸变；所述的轨道角动量探测模块用于将不同倾斜平面波聚焦在焦平面处的不同位置，实现对不同倾斜平面波的分离，其由同一光路的聚焦透镜和探测器件依序组成；其中，所述聚焦透镜用于聚焦坐标变换后的太赫兹倾斜平面波，所述探测器件位于聚焦透镜后焦面，用于探测不同太赫兹倾斜平面波聚焦之后的光斑，该光斑的位置与输入太赫兹涡旋光束的拓扑荷成比例关系；根据光斑的位置，即可解调出输入太赫兹涡旋光束的所携带的拓扑荷。2.根据权利要求1或2所述的轨道角动量态解调装置，其特征在于，所述光学坐标变换器件所提供的具体相位畸变分布为：(x,y)是光学坐标变换器件所在平面的笛卡尔坐标系，a和b对应光学坐标变换的缩放因子，a的取值尽量使得变换后的光束尺寸小于坐标变换器件的大小，b的取值尽量保证变换后的光束居中，L为光学坐标变换器件与相位纠正器件之间的距离。3.根据权利要求1或2所述的轨道角动量态解调装置，其特征在于，所述相位纠正器件所提供的纠正相位分布为：(u,v)是相位纠正器件所在平面的笛卡尔坐标系。4.根据权利要求1或2所述的轨道角动量态解调装置，其特征在于，所述光学坐标变换器件、相位纠正器件均为纯相位器件，均可以由空间光调制器或照相胶片或折衍光学元件替换。5.根据权利要求1或2所述的轨道角动量态解调装置，其特征在于，所述光学坐标变换模块、相位纠正模块由对应厚度的相位板来提供所需相位，厚度Z由...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌明，王可嘉，牛丽婷，魏旭立，杨振刚，刘劲松，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42