[发明专利]一种毫米波和太赫兹轨道角动量波束产生和转换方法

说明书

一种毫米波和太赫兹轨道角动量波束产生和转换方法，该方法采用赋形螺旋相位反射器作为毫米波和太赫兹轨道角动量波束产生和转换器件，步骤如下：(1)确定转换前后毫米波或太赫兹波频段的波束参数；(2)采用赋形方法计算待赋形的螺旋相位反射器表面分布点阵M；(3)根据点阵M建立待赋形的螺旋相位反射器表面模型及实体模型；(4)根据螺旋相位反射器实体模型进行加工、高精度表面处理或蒸渡反射膜；(5)对获得的螺旋相位反射器进行测试。本发明通过使用赋形螺旋相位反射器，实现不同拓扑荷的轨道角动量波束之间的高效率高质量转换，为毫米波和太赫兹频段轨道角动量通信复用等应用技术提供一个新的轨道角动量产生和转换途径。

技术领域

本发明涉及毫米波和太赫兹轨道角动量波束产生和转换方法，属于毫米波和太赫兹技术领域，特别涉及毫米波和太赫兹频段轨道角动量通信复用技术。

背景技术

随着科技信息技术的发展及航空航天技术的进步，人们对信息量的需求也越来越大，各领域都对信息传输速率提出了越来越高的要求。然而目前的高速无线通信的发展相比高速有线传输，水平滞后很多，传统的微波通信受物理带宽的限制，数据传输速率一直在Gbps以下徘徊，不能满足未来应用需求。最近几年，随着射频通信频率向毫米波和太赫兹(THz)频段提高，无线通信带宽得到较大扩展，出现一系列数据传输速率达1Gbps～10Gbps的高速无线通信研究成果，无线传输速率落后的面貌获得改观。但是，单一通过加载大宽带信号来提高通信速率的方法对毫米波和太赫兹信号的调制、解调和处理都带来了极大的挑战。其实，S.Koenig等人报道的高达100Gbit/s的太赫兹通信系统就已采用了高阶调制和频分复用的方法，见S.Koenig,D.Lopez-Diaz,J.Antes,et al.Wireless sub-THzcommunication system with high data rate.Nature Photonics,7(12)，977-981,2013。未来，对太赫兹通信信道复用方法的研究显得愈加重要。而目前在微波频段和光学频段受到广泛关注的轨道角动量通信复用方法在传统频分和极化复用基础上进行更多通道的同频复用，通信容量提升效果显著，将其应用到毫米波和太赫兹频段，将极大地促进无线通信速率的提升，未来应用潜力巨大。