[发明专利]一种降低高阶OAM模式组内串扰方法及系统

说明书

本发明公开了一种降低高阶OAM模式组内串扰方法，包括以下步骤：(1)产生模式组内4种涡旋光；(2)建立传输模式组内涡旋光的光纤信道；(3)基于逆传输矩阵方法解调涡旋光。本发明还公开一种降低高阶OAM模式组内串扰系统。本发明提出一种逆矩阵补偿方法降低高阶OAM模式组内串扰，提高可用于空分复用的OAM模式数量，提升涡旋通信的信道容量和频谱效率。

技术领域

本发明涉及一种降低串扰的方法和系统，尤其涉及一种降低高阶OAM模式组内串扰方法及系统。

背景技术

由于携带不同整数OAM的涡旋光束之间具有正交性，涡旋光束展现出了一种新的物理空间自由度，已经被一致认为是一具有前途的空间复用技术(SDM)的候选技术。由于基于OAM的SDM技术兼容上述其它多路复用技术，它能够进一步提高光纤通信(OFC)或自由空间光通信(FSOC)的信道容量和频谱有效性。

尽管基于OAM的SDM在提高信道容量和频谱效率方面具有巨大的潜力，但不同OAM模式之间模内/模间组之间的串扰严重阻碍了基于OAM的SDM技术开发和应用。为了减少串扰对系统性能的影响，许多研究者已经采用了各种方法和付出了很大的努力。在2019年，黄等人提出了一种在模式和波长复用OFC系统中使用单个放大自发发射源的串扰缓解方法。2016年，王等人采用了一种基于低密度奇偶校验码(LDPC)的信道编码方法来增加对信道抗串扰的能力，其中在x和y偏振方向的两种OAM模式被OFC系统采用。在2018年，尹等人在基于OAM的FSOC系统中采用了一种自适应湍流补偿方法，该方法使用混合输出算法克服由大气湍流导致的串扰，其中两种OAM模式、波前相位传感器和变形镜被采用。在2020年,王等人提出了一个由多路复用模式组的低串扰传播方案，设计了低传输损耗的环形光纤,获得了较大的有效折射系数差，提高两个相邻模式组之间隔离度，有效地阻碍模式间模式耦合，实现降低串扰的目的。在2019年，Chen等人提出了一种简化的多输入多输出(MIMO)概念，采用了低复杂度和小规模的多个MIMO的均衡算法，缓解串扰对系统性能的影响。

然而，对于基于OAM的SDM的OFC系统，由于模式组内的OAM模式间存在较大的模式耦合和串扰，但上述研究主要采用模式组复用的方法来抑制OAM模式组间的串扰，严重限制了OFC中可复用的OAM模式的数量，无法进一步提高信道容量和频谱效率。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种降低高阶OAM模式组内串扰方法及系统，解决模式组内的OAM模式间存在较大的模式耦合和串扰的问题。

技术方案：本发明的一种降低高阶OAM模式组内串扰方法，包括以下步骤：

(1)产生模式组内4种涡旋光；

(2)建立传输模式组内涡旋光的光纤信道传输涡旋光；

(3)基于逆传输矩阵方法解调涡旋光。

步骤(1)包括以下步骤：

(11)空间光调器产生携带l＝2的线性偏振涡旋光L1通过光耦合器OC1被分成两条均等的支路L3和L5；支路L3依次通过半波片HWP1和四分之一波片QWP1被调整为携带l＝2的左圆偏振涡旋光l₁；支路L5依次通过半波片HWP2和四分之一波片QWP2被调整为携带l＝2的右圆偏振涡旋光l₂；

(12)空间光调制器产生的携带l＝-2的线性偏振涡旋光L2通过光耦合器OC2被分成两条均等的支路L4和L6；支路L4依次通过半波片HWP3和四分之一波片QWP3被调整为携带l＝-2的左圆偏振涡旋光l₃；支路L6依次通过半波片HWP4和四分之一波片QWP4被调整为携带l＝-2的右圆偏振涡旋光l₄。