[发明专利]自由空间光通信安全系统

权利要求书

1.一种自由空间光通信安全系统，包括：

至少两个激光器，用于产生不同波长的光载波；

n×n光开关，其每一输入端口连接一个激光器，所述n×n光开关用于根据第一跳频序列控制自身输入端口与输出端口的联通状态，以实现所述输出端口输出的光载波在不同波长之间跳变，其中，n≥2；

所述n×n光开关每一个输出端口依次连接调制器、第一光纤耦合镜及第一空间光调制器，其中，所述调制器用于将数据调制到所述输出端口输出的光载波上，所述第一光纤耦合镜用于将承载有所述数据的光载波转换为空间光，所述第一空间光调制器用于在第二跳频序列的控制下对所述空间光进行轨道角动量跳变调制，输出对应的轨道角动量光束；

合波器，其输入端口连接所述第一空间光调制器的输出端口，用于将各个第一空间光调制器输出的轨道角动量光束聚合为一束光信号；

第二空间光调制器，其输入端口连接所述合波器的输出端口，用于在所述第二跳频序列控制下对所述一束光信号进行不同轨道角动量态信道的分离，以输出空间高斯光；

解调装置，用于对所述空间高斯光进行解调，得到所述数据。

2.根据权利要求1所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述第一空间光调制器在第二跳频序列的控制下根据第一组全息图对所述空间光进行轨道角动量跳变调制；

所述第二空间光调制器在第二跳频序列的控制下根据第二组全息图对所述空间光进行轨道角动量跳变调制；

其中，所述第一组全息图与所述第二组全息图均对应于不同轨道角动量态，所述第一组全息图对应的拓扑荷的数值与所述第二组全息图对应的拓扑荷的数值相反。

3.根据权利要求1所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述解调装置包括：

第二光纤耦合镜，用于实现所述空间高斯光从自由空间到光纤的转换；

阵列波导光栅，用于从转换后的空间高斯光中分离出所述不同波长的光载波；

所述阵列波导光栅每一输出光载波的端口依次连接同步控制模块及光电探测器，所述同步控制模块用于将所述不同波长的光载波承载的所述数据之间的相位对齐；所述光电探测器用将相位对齐后的所述光载波转化为电信号；

数据恢复模块，用于在所述第一跳频序列控制下从所述电信号中恢复出所述数据。

4.根据权利要求3所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述同步控制模块用于采用光纤补偿的方式对所述数据的相位进行延时调节，实现所述不同波长的光载波承载的所述数据之间的相位对齐。

5.根据权利要求1所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述自由空间光通信安全系统还包括：

伪随机数生成器，用于生成所述第一跳频序列与所述第二跳频序列。

6.根据权利要求1所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述自由空间光通信安全系统还包括：

第一光学天线，用于将所述一束光信号发送到自由空间传输；

第二光学天线，用于接收通过自由空间传输的一束光信号，并转发至所述第二空间光调制器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述第一空间光调制器包括透射式空间光调制器或者反射式空间光调制器；

所述第二空间光调制器包括透射式空间光调制器或者反射式空间光调制器。

8.根据权利要求1-6任一项所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述调制器包括马赫增德尔调制器。

9.根据权利要求1-6任一项所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述n×n光开关的开关时间为皮秒级。

10.根据权利要求1-6任一项所述的自由空间光通信安全系统，其中，所述调制器将数据调制到所述输出端口输出的光载波上的过程中，为每一所述数据添加同步头。