OV光束的OAM检测装置制造方法及图纸

本文公开一种OV光束的OAM检测装置，包括：数字微镜器件DMD、透镜、多模光纤耦合器、多模光纤阵列以及光功率计；其中，所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑处；所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计。本文的OAM检测装置，可以对多路OV光束的能量进行并行检测，大大提高了检测效率，能量利用率得到了大幅度的提高，操作也更加方便可靠。

【技术实现步骤摘要】
OV光束的OAM检测装置
本申请涉及光通信
，尤其涉及一种光学旋涡(OpticalVortices，OV)光束的轨道角动量(OrbitalAngularMomentum，OAM)检测装置。
技术介绍
随着光通信技术的飞速发展和密集波分复用(DWDM)技术的广泛应用，用于光信号传输、处理的器件向高集成和阵列化方向发展，各种高性能和超高速交换系统对其内部各元素之间与外部其他系统之间的通信连接都提出了高密度、高带宽和低损耗的要求。随着对带宽需求的增大，电互连已经成为高速处理器与高速网络之间的一个瓶颈。用光互连取代电互连，已经成为必然的发展趋势。同时，随着并行多处理器等并行技术的发展，并行光互连已经得到了广泛的重视。光互连是以光子作为信息载体来实现计算单元之间的信息交换。由于光互连的速度高、光波独立传播无干扰、互连数目大，互连密度高、功耗低、能避免“电子瓶颈”、以及可实现波长通道等优点，在计算机系统中、信息处理技术等方面的应用是必不可少的，主要表现在数据交换、消除“电子瓶颈”和拓扑结构等方面。光互连的分类从结构来看，可分为：芯片内的互连、芯片之间的互连、电路板之间的互连、计算机之间的互连；从互连所采用的信道来看，可分为：光纤互连、波导互连、自由空间互连等。各种结构有各自的信息处理功能。同时，光互连技术在通信带宽、等程传输、抗电磁干扰及低能耗等方面与电互连相比也有巨大的优势。光学旋涡(OpticalVortices，OV)是一种波前沿传播方向具有螺旋形式的光束。当光波相位具有螺旋型波前结构时，波前会绕着传播方向轴以螺旋方式旋转。光学旋涡光子都具有确定的轨道角动量(OrbitalAngularMomentum，OAM)轨道角动量是表征光学旋涡的特征参数。由于旋涡光束自身的干涉相消，光束的远场衍射图样看起来就是一个光亮环，其中心部分呈暗斑。螺旋型波前和相位奇点就是它两个主要特征。根据电场的螺旋相位在传播一个波长光程内绕光轴旋转2π整数倍，不同的轨道角动量光束可以用拓扑荷L(TopologicalCharge)来表征，L可取任意的整数。理论和实验表明，这种轨道角动量光束光场中的每个光子具有特定的轨道角动量L。理论上L的可能取值范围为所有整数。因此可以利用光学旋涡的拓扑荷完成数值控制，使其能够充分应用在光子计算、超导薄膜、量子信息、自由空间光通信等方面。相关技术中，OAM检测系统的检测端是用单模光纤对其中一路信号进行检测。首先，需要将同轴多路的OAM信号还原成高斯点，将其中一路高斯点耦合进单模光纤，再利用光功率计得到该路信号的能量大小，此方式不仅操作繁琐，而且测量结果误差较大。基于以上原因，需要一种能够实现并行检测且提升检测效率的OAM检测方案。
技术实现思路
为解决现有存在的技术问题，本专利技术实施例提供一种OV光束的OAM检测装置。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：一种光学旋涡OV光束的轨道角动量OAM检测装置，包括：数字微镜器件DMD、透镜、多模光纤耦合器、多模光纤阵列以及光功率计；其中，所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑处；所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计。本专利技术实施例提供了一种OV光束的OAM检测装置，利用多模光纤阵列对携带OAM的同轴多路信号同时耦合，在光通信系统的检测端将同轴多路OAM信号还原成高斯点，然后直接耦合进多模光纤阵列中，从而可以对多路OV光束的能量进行并行检测，大大提高了检测效率，能量利用率得到了大幅度的提高。此外，本专利技术实施例中使用多模光纤阵列进行检测，操作也更加方便可靠。附图说明在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。图1为并行检测49路OAM信号的OAM检测装置框架图；图2为7×7多模光纤耦合器示意图；图3为Flat状态下入射DMD光路示意图；图4为ON状态下入射DMD光路示意图；图5为Flat状态下经过f＝40mm透镜后m＝1级的空间位置示意图；图6为Flat状态下经过f＝40mm透镜后7×7阵列排布；图7为ON状态下经过f＝40mm透镜后7×7阵列排布。具体实施方式本申请提供一种OAM检测装置，该装置可以包括：多模光纤耦合器、透镜、DMD、多模光纤阵列以及光功率计；其中，所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑位置处；所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计。在一些实现方式中，所述DMD面板与携带多路OAM信号的同轴多路OV光束可以成24°角，以达到最大化的检测效果。本申请中，OV光束的OAM检测装置，涉及自由空间光通信并行检测技术，对同轴多路携带OAM信号的还原点进行同时耦合。具体地，使用多模光纤阵列对同轴多路被还原的OAM信号进行同时耦合，并行检测。将多模光纤阵列放置于透镜的焦平面处，多路OAM信号被还原成多个高斯点，并在透镜焦点处会聚，在透镜焦点处直接将多个高斯点耦合进多模光纤阵列，对任意路信号并行检测其能量的大小。如此，利用OV光束的正交性实现多信道复用，大幅度提高信息传输系统的容量，利用光纤阵列同时耦合同轴多路OAM还原点，大幅度提高了检测效率，并且能量利用率得到了大幅度的提高。如图1所示，为并行检测49路OAM信号的OAM检测装置结构示意图。可以包括：多模光纤阵列11、多模光纤耦合器12、透镜13、DMD14。如图1所示，携带OAM的同轴OV光束10经过加载不同特殊设计的Dammann光栅全息图的DMD14衍射后，在空间中产生一个7×7的阵列，将这些同轴多路的OAM信号还原成一个或多个高斯点，经过透镜13后在空间中聚焦，在透镜13的焦平面处放置多模光纤耦合器12，被还原的一个或多个高斯点被耦合进多模光纤阵列11中，在多模光纤阵列11的另一端接入光功率计(图1中未示出)，光功率计即可测定该路信道的能量大小，达到并行检测的目的。实际应用中，可以根据OV光束的光路数量调整其结构，特别的，可以根据输入的同轴OAM信号数量和透镜的焦距大小调整多模光纤阵列11以及多模光纤耦合器12的结构，具体的调整方式可参照图1所示的示例，在此不再赘述。如图2所示为多模光纤耦合器的截面示意图。根据不同透镜的焦距，可以采用多种7×7阵列的多模光纤耦合器。每个多模光纤耦合器对应有两片，图2中所示为7×7多模光纤阵列，白色点对应接入49根多模光纤，将该多模光纤耦合器对应放置于不同焦距透镜的焦平面处，同轴多路OAM信号被还原成高斯点后即可对应耦合进该多模光纤耦合器中，如此，即可实现任意路OAM信号的并行检测。所述DMD的存储器中存储有程序数据，所述程序数据使得入射到DMD面板的多路同轴OV光束以衍射的形式输出到预先设定的区域。实际应用中，DMD的基底是硅，用大规模集成电路技术在硅片上制出存储器，每个存储器有两条寻址电极(addresselectrodes)设置在两个支撑柱上，通过铰链(torsionhinge)安装一个微型反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学旋涡OV光束的轨道角动量OAM检测装置，其特征在于，包括：数字微镜器件DMD、透镜、多模光纤耦合器、多模光纤阵列以及光功率计；其中，所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑处；所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计。

【技术特征摘要】
1.一种光学旋涡OV光束的轨道角动量OAM检测装置，其特征在于，包括：数字微镜器件DMD、透镜、多模光纤耦合器、多模光纤阵列以及光功率计；其中，所述透镜设置在所述DMD产生的衍射光斑处；所述多模光纤耦合器设置在所述透镜的焦平面处，并接有所述多模光纤阵列；所述多模光纤阵列的一端接入所述多模光纤耦合器，另一端连接所述光功率计。2.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述DMD与待检测的同轴多路OV光束成指定角度，所述同轴多路OV光束携带多路OAM信号。3.根据权利要求2所述的OAM检测装置，其特征在于，所述DMD与待检测的OV光束成24°角。4.根据权利要求1所述的OAM检测装置，其特征在于，所述透镜设置在距离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小聪，乔文，雷霆，高社成，杨传武，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44