渦旋光與傳統(tǒng)光通信相比，渦旋結(jié)構(gòu)攜帶軌道角動量（orbital angular momentum樱溉，OAM）具有新的自由度挣输，使得OAM復用技術(shù)在提高系統(tǒng)的通信容量和頻譜利用率方面具有獨特的優(yōu)勢，通過對OAM光束復用特性的研究福贞，可以更加直觀地了解OAM復用光束撩嚼。
渦旋光軌道角動量復用通信系統(tǒng)
摘要：渦旋光與傳統(tǒng)光通信相比完丽，渦旋結(jié)構(gòu)攜帶軌道角動量（orbital angular momentum，OAM）具有新的自由度拇舀，使得OAM復用技術(shù)在提高系統(tǒng)的通信容量和頻譜利用率方面具有獨特的優(yōu)勢逻族，通過對OAM光束復用特性的研究，可以更加直觀地了解OAM復用光束骄崩。
一聘鳞、OAM復用通信的背景與意義
無線光通信，即自由空間光（free-space optical, FSO）通信是一種以激光為載體要拂，可進行數(shù)據(jù)抠璃、語音以及圖像等信息傳遞的技術(shù)。由于大氣對光信號的吸收和散射宇弛，而對空間中傳輸?shù)墓馐a(chǎn)生衰減鸡典，大氣湍流效應引起激光光斑漂移、閃爍以及擴展篷角，造成較大的誤碼率甚至通信中斷寓落。傳統(tǒng)的通信方式并不能滿足復用通信的需求。人們需要一種新技術(shù)以提高信道容量和頻譜利用率。在現(xiàn)有的復用技術(shù)中峰髓，頻率、時間融蹂、碼型然走、空間等資源的利用都已被發(fā)揮到了極致，受波在自由空間和光纖中的信息調(diào)制格式的限制，信息在自由空間和多模光纖網(wǎng)絡(luò)空間不能互相操作货徙，因此難以完全滿足網(wǎng)絡(luò)容量和通信安全左权。為了增加信息傳輸容量，提高頻譜效率痴颊，并建立一個可靠性高赏迟、安全性好的通信網(wǎng)絡(luò)，OAM復用技術(shù)被廣泛關(guān)注蠢棱。
圖1.渦旋光以及能量分布圖
二锌杀、基于OAM的復用通信具有一下優(yōu)點
（1）安全性：歸因于OAM的拓撲荷數(shù)和方位角之間的不確定關(guān)系。只有完全接收OAM光束泻仙，才能準確檢測其OAM態(tài)糕再，角度傾斜和部分接受都會導致發(fā)送模態(tài)的功率擴散到其它模態(tài)上，降低對發(fā)送OAM態(tài)的正確檢測概率玉转，因此基于OAM的復用通信可有效地防止竊聽突想。
（2）正交性：不同OAM模式的渦旋光束具有固有的正交性，為在不同渦旋光束上調(diào)制信息提供可能究抓，且不同OAM信道上傳輸?shù)男畔⒒パa干擾猾担，提高了信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
圖2.OAM復用通信系統(tǒng)模型
（3）多維性：攜帶OAM渦旋光束本征態(tài)數(shù)目的無窮性可以實現(xiàn)多路信息在同一空間路徑上傳輸，從而提高復用通信的維度漩蟆。
（4）頻譜利用率高：渦旋光束復用通信由于采用OAM進行復用信息的傳輸垒探，頻譜利用率遠遠高于長期演進（long term evolution）、802.11 n 和地面數(shù)字視頻廣播（digital video broadcasting-terrestrial, DVB-T）怠李。
（5）傳輸速率高：OAM復用通信的傳輸效率高于LTE圾叼、802.11 n 和DVB-T，實驗研究表明可以達到太比特數(shù)量級捺癞。
結(jié)語：隨著對OAM研究的不斷深入夷蚊，攜帶OAM的渦旋光束復用技術(shù)作為新的復用維度，在信息傳輸領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注髓介。為了提高信息傳輸速率惕鼓，滿足信息傳輸?shù)陌踩裕瑪y帶OAM的渦旋光束復用技術(shù)就是解決途徑之一唐础。這種復用技術(shù)采用OAM量子數(shù)（或模式數(shù)）取值的無窮性進行信息的多信道傳輸箱歧，采用不同OAM模式間的正交性實現(xiàn)信息調(diào)制，最后將信息加載到攜帶OAM的兩種或兩種以上的渦旋光束實現(xiàn)信息的復用傳輸一膨。
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