我國光纖軌道角動量光通信取得系列研究進展

2020-11-26 訊石光通訊諮詢網

　　ICCSZ訊   隨著資訊時代的飛速發展，人們對通信容量的需求急劇增長，現有光纖通信系統已經不能滿足人們的需求。為了解決通信容量危機，新技術不斷湧現。其中，光纖軌道角動量(OrbitalAngularMomentum,OAM)光通信為此提供了一條潛在解決途徑。

　　武漢光電國家實驗室王健教授領導的多維光子學實驗室(MDPL：Multi-DimensionalPhotonicsLaboratory)在光纖OAM通信方面開展了廣泛研究，並取得了一系列進展。

　　為了實現高速、大容量、高頻譜效率、穩定的OAM傳輸，王健團隊設計了多種新型的OAM光纖結構。首先，在王健教授指導下，博士生李樹輝設計了支持OAM復用傳輸的多環多OAM光纖結構，該結構為實現Pbit/s量級的OAM復用提供了可能。相關研究成果以論文「Acompacttrench-assistedmulti-orbital-angular-momentummulti-ringfiberforultrahigh-densityspace-divisionmultiplexing(19rings×22modes)」發表在ScientificReports上。此外，博士生李樹輝還設計了支持OAM傳輸的超模軌道角動量光纖結構，此結構可以增大OAM模式的有效模式面積、降低光纖非線性，為長距離大功率傳輸OAM模式提供了一個新選擇。該工作以論文「Supermodefiberfororbitalangularmomentum(OAM)transmission」發表在OpticsExpress上。

　　

 

　　圖1(a)多環多OAM光纖結構(b)超模OAM光纖結構

　　同時，在光纖OAM復用傳輸實驗上，王健教授團隊也取得了一定進展。在王教授指導下，通過與烽火藤倉科技有限公司合作，博士生王安東、朱龍和劉俊等人成功演示了OAM空分復用和時分復用結合的混合無源光網絡。這項技術有望在將來大容量無源光網絡中得到應用。相關成果以論文「Demonstrationofhybridorbitalangularmomentummultiplexingandtime-divisionmultiplexingpassiveopticalnetwork」發表在OpticsExpress上。博士生王安東、朱龍和劉俊是該論文的共同第一作者。

　　

 

　　圖2OAM空分復用和時分復用結合的混合無源光網絡

　　OAM模式轉換器是OAM光通信系統中的關鍵組成部分，王健教授團隊在深入分析光纖OAM模式特點的基礎上提出了兩種新型OAM模式轉換器。首先，在王健教授指導下，博士生方良提出了基於螺旋光柵的新型OAM模式轉換器，該器件可以靈活的實現OAM模式的產生、轉換、交換等功能，並以論文「Flexiblegeneration/conversion/exchangeoffiber-guidedorbitalangularmomentummodesusinghelicalgratings,」發表在OpticsLetters上。此外，在王健教授指導下，通過與烽火藤倉科技有限公司合作，博士生李樹輝成功演示了基於少模光纖的全光纖OAM模式轉換器。該器件可以實現入射高斯模式到OAM模式或LP模式的選擇性激發，且具有操作靈活、結構簡單、價格低廉等優勢。相關研究成果以論文「Controllableall-fiberorbitalangularmomentummodeconverter,」發表在OpticsLetters上。此工作發表後，引起了廣泛關注、入選當月官網熱點下載Top10(排名第二)。

　　

 

　　圖3(a)螺旋光柵結構(b)全光纖OAM模式轉換器

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