基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统及方法，包括：复用模式生成模块，用于产生多个共轴传输的复用轨道角动量模式；模式交换模块，用于对多个共轴传输复用轨道角动量模式进行模式相互转换；模式探测模块，用于对交换后的轨道角动量模式进行检测，并输出对应的检测结果；模式交换模块设于复用模式生成模块之后，且与复用模式生成模块位于同一光轴；模式探测模块设于模式交换模块之后，且与模式交换模块位于同一光轴。本发明专利技术可实现多输入轨道角动量模式的共轴独立交换，交换后的模式具有较高的模式纯度，而且模式共轴交换系统具有可控模式数多、功能灵活、独立调制等特点，适用于高维复用通信中的全光模式信息交换。信息交换。信息交换。

【技术实现步骤摘要】
基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统及方法


[0001]本专利技术涉及深度学习及信息光学
，尤其涉及的是基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统及方法。

技术介绍

[0002]轨道角动量模式作为一套完整的正交基，可以组成无限的维希尔伯特空间，为数据通信提供了一个新的复用维度，大大提高了通信容量和传输速率。目前的研究主要集中在模式复用和解复用方面，由于缺乏有效的无源模式调制器件，对多个轨道角动量模式的同轴转换研究较少，这是实现轨道角动量模式复用信道全光信息处理的关键。
[0003]实现多模同轴转换的本质是调控目标光束所携带的角量子数。目前已知的实现多模同轴转换方法主要有两种：一种是螺旋变换，利用螺旋相位来定量控制目标光束的波前相位延迟，可以实现角量子数的任意加减，但可转换模式的数量和转换功能有限；另一种是螺旋梯度相位调制，它可以利用光栅衍射实现一对多的模式转换。然而，可实现的转换关系受到螺旋相位和衍射级数的严格限制，并且由于光栅的光谱特性，存在一定的资源浪费。此外，这些方法通常只对所有输入光束进行难以区分的螺旋调制，这使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，包括：复用模式生成模块，用于产生多个共轴传输的复用轨道角动量模式；模式交换模块，用于对多个所述共轴传输复用轨道角动量模式进行模式相互转换；以及模式探测模块，用于对交换后的轨道角动量模式进行检测，并输出对应的检测结果；所述模式交换模块设于所述复用模式生成模块之后，且与所述复用模式生成模块位于同一光轴；所述模式探测模块设于所述模式交换模块之后，且与所述模式交换模块位于同一光轴。2.根据权利要求1所述的基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，所述复用模式生成模块包括：光源、分束装置、第一单模涡旋光产生装置、第二单模涡旋光产生装置、第一反射装置、第二反射装置、第一合束装置以及第二合束装置；所述分束装置设于所述光源之后，且与所述光源位于同一光轴；所述第一单模涡旋光产生装置与所述第一反射装置形成一路涡旋光路；所述第二单模涡旋光产生装置、所述第一合束装置以及所述第二合束装置形成一路涡旋复合光路；所述第二反射装置与所述第二合束装置形成一路复合光路。3.根据权利要求2所述的基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，所述光源为波长为1550nm的基模激光器；所述分束装置为分光比为1：1：1的1
×
3光耦合器。4.根据权利要求2所述的基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，所述第一单模涡旋光产生装置和所述第二单模涡旋光产生装置均为螺旋相位掩模，所述第一反射装置和所述第二反射装置均为平面反光镜，所述第一合束装置和所述第二合束装置均为非偏振合束器。5.根据权利要求1所述的基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，所述模式交换模块包括：第一转换相位掩模、第二转换相位掩模以及第三转换相位掩模；所述第一转换相位掩模设于所述复用模式生成模块之后，所述第一转换相位掩模、所述第二转换相位掩模以及所述第三转换相位掩模依次设置；所述第一转换相位掩模、所述第二转换相位掩模以及所述第三转换相位掩模用于执行可控幺正变换。6.根据权利要求1所述的基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换系统，其特征在于，所述模式探测模块包括：光强探测器以及计算机；所述光强探测器设于所述模式交换模块之后，用于探测可控幺正变换后的光信号；所述计算机与所述光强探测器连接。7.一种基于可控幺正变换的复用轨道角动量模式交换方法，应用于如权利要求1～6任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊敏，熊文杰，徐世祥，陈书青，王佩佩，黄泽斌，陈嘉富，李瑛，范滇元，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：