CN108696776A - 空间光复用解复用器及方法 - Google Patents

空间光复用解复用器及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108696776A
CN108696776A CN201810324377.0A CN201810324377A CN108696776A CN 108696776 A CN108696776 A CN 108696776A CN 201810324377 A CN201810324377 A CN 201810324377A CN 108696776 A CN108696776 A CN 108696776A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
demultiplexer
phase
light
shaping unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810324377.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108696776B (zh
Inventor
尤全
陶金
刘子晨
邱英
武霖
郑国兴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Original Assignee
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd filed Critical Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications Co Ltd
Priority to CN201810324377.0A priority Critical patent/CN108696776B/zh
Publication of CN108696776A publication Critical patent/CN108696776A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108696776B publication Critical patent/CN108696776B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0024—Construction using space switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0005—Switch and router aspects
    • H04Q2011/0007—Construction
    • H04Q2011/0026—Construction using free space propagation (e.g. lenses, mirrors)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种空间光复用解复用器及方法，涉及空间光传输器件领域。该空间光复用解复用器包括光束整形单元、相位调制器、半透半反镜、反射镜，输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。本发明随着信号路数增大，器件成本增加较少。

Description

空间光复用解复用器及方法
技术领域
本发明涉及空间光传输器件领域，具体是涉及一种空间光复用解复用器及方法。
背景技术
近年来，由于云计算、大数据、视频业务的快速发展，通信容量需求呈指数上升，光纤通信系统更是朝着高速率、高频谱效率不断发展，在单位路径中传输的光信号越来越多是扩大传输容量最本质的技术手段，波分复用、偏振复用、模分复用、空分复用等复用模式都可以增大传输容量。
WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
偏振复用可以在一根光纤中同时传输两路同波长的光信号，从而使光纤的信息传输能力提高一倍。
模分复用传输系统是在1根少模光纤中存在D个并行信道，这样就将传输的容量扩展了D倍。由于不同的信道属于不同模式，这样在同等传输容量的条件下，非线性效应的影响要小的多，这样就减小了由于非线性效应导致的信噪比恶化。
让同一个频段在不同的空间内得到重复利用，称之为SDM(Space DivisionMultiplexing，空分复用)。轨道角动量作为一种新型的空分复用技术，在最近几年开始得到重视和发展。传统的空间光传输的复用/解复用器件需要运用大量的合束器、空间光相位调制器、光束整形单元。例如：两路信号复用，需要运用一个合束器、两个空间光相位调制器、两个光束整形单元；四路信号复用，需要运用三个合束器、四个空间光相位调制器、四个光束整形单元，解复用运用到的子器件也是类推。随着信号路数增大，运用到的子器件数目不断增大，器件成本不断增加。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种空间光复用解复用器及方法，随着信号路数增大，器件成本增加较少。
本发明提供一种空间光复用解复用器，包括光束整形单元、相位调制器，该空间光复用解复用器还包括半透半反镜、反射镜，输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
在上述技术方案的基础上，所述空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
在上述技术方案的基础上，所述空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
在上述技术方案的基础上，所述光束整形单元是两个聚焦透镜的组合，使光束扩大。
在上述技术方案的基础上，所述相位调制器是相位掩膜板、基于超表面材料的相位器件或者硅基液晶。
本发明还提供一种基于上述空间光复用解复用器的空间光复用解复用方法，包括以下步骤：
输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：所述空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
在上述技术方案的基础上，该方法还包括以下步骤：所述空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
在上述技术方案的基础上，所述光束整形单元是两个聚焦透镜的组合，使光束扩大。
在上述技术方案的基础上，所述相位调制器是相位掩膜板、基于超表面材料的相位器件或者硅基液晶。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明中的空间光复用解复用器包括光束整形单元、相位调制器、半透半反镜、反射镜，输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。随着信号路数增大，空间光复用解复用器的成本增加较少。如果要增加复用与解复用的信号数目，只需增加该路信号的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列，操作简单，价格低廉。相比于传统的复用/解复用器件，本发明中的空间光复用解复用器具有集成度高、结构简单、成本低廉等优势。
附图说明
图1是本发明实施例中光源阵列通过光束整形单元进入时空间光复用解复用器的结构示意图。
图2是本发明实施例中空间光复用解复用器的各个横截面处的光束分布示意图。
图3是本发明实施例中空间光复用解复用器复用时a处的相位分布示意图。
图4是本发明实施例中光源阵列通过光束整形单元导出时空间光复用解复用器的结构示意图。
图5是本发明实施例中空间光复用解复用器解复用时a处的相位分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
参见图1所示，本发明实施例1提供一种空间光复用解复用器，包括光束整形单元、相位调制器、半透半反镜、反射镜，输入信号光源阵列通过光束整形单元(透镜组合)进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明实施例2提供一种空间光复用解复用方法，包括以下步骤：
输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
实施例3
在实施例1或2的基础上，光束整形单元一般是两个聚焦透镜的组合，使得光束能够扩大到理想尺寸。
实施例4
在实施例1或2的基础上，空间光复用解复用器采用的相位调制器可以是相位掩膜板、基于超表面材料的相位器件，也可以是硅基液晶。
实施例5
在实施例1或2的基础上，图1中a、b、c为3个观测面，并不是具体器件。观测面a位于光束整形单元与相位调制器之间，观测面b位于相位调制器与半透半反镜之间，观测面c与反射镜重合。
输入信号光源阵列可以大于3路，图1中的输入信号光源阵列以3路光信号为例。
当空间光复用解复用器作为复用器使用时，3路光信号通过光束整形单元进入器件，此时3路光信号在观测面a处的光束分布参见图2的左侧方框所示，相位调制器对三路光信号进行轨道角动量调制，相位调制器表面所加载的相位参见图3所示，以光源1加载+4级轨道角动量、光源2加载+8级轨道角动量、光源3加载+16级轨道角动量为例，三路光信号经过相位调制之后会形成圆环状的光斑，在观测面b处的光束分布参见图2的中间方框所示，三个实心的光斑被调制为环状的光束。
由半透半反镜和反射镜的原理可知：
光源1入射的光信号三次经过半透半反镜，两次经过反射镜之后，达到观测面c，光强为原始光强的12.5％；
光源2入射的光信号两次经过半透半反镜，一次经过反射镜之后，达到观测面c，光强为原始光强的25％；
光源3入射的光信号一次经过半透半反镜，达到观测面c，光强为原始光强的50％；
三个光信号从观测面c出射，在出射处合为一处，完成复用功能。
c处的光束分布参见图2的右侧方框所示，成功地将3路光信号复用在一处，光源1+2+3就是复用后的信号，该信号可以在空间中传输。
实施例6
在实施例1或2的基础上，图1中a、b、c为3个观测面，并不是具体器件。观测面a位于光束整形单元与相位调制器之间，观测面b位于相位调制器与半透半反镜之间，观测面c与反射镜重合。
输入信号光源阵列可以大于3路，图1中的输入信号光源阵列以3路光信号为例。
参见图4所示，当空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的光信号从反射镜入射，即图4中入射处，入射到器件中，相位调制器处加载的解复用的相位分布参见图5所示。
复用信号经过半透半反镜，有50％的光加载在-16级相位的区域，相位调制器将复用信号中的光源3的信号解析出来，然后通过光源3的光束整形单元接收；
剩下50％的光经过反射镜反射之后再次经过半透半反镜，即25％的光经过-8级相位调制区域，相位调制器将复用信号中的光源2的信号解析出来，然后通过光源2的光束整形单元接收；
同样的，最后12.5％的光经过-4级相位调制区域，相位调制器将复用信号中的光源1的信号解析出来，然后通过光源1的光束整形单元接收。
三路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用功能。
如果该光信号复用时用的是+4级相位调制，解复用必须用-4级相位调制，如果复用时用的是+8级相位调制，解复用必须用-8级相位调制，依次类推。因为复用和解复用所加载的相位是相反方向旋转的。
参见图1所示，本发明实施例中如果要增加复用与解复用的信号数目，只需增加该路信号的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。例如，如果要将本发明实施例中的3路信号复用增加到4路信号复用，只需在原整形单元下方增加该路信号的光束整形单元，让该整形单元与之前的三个整形单元平行排列，且间距与之前光束整形单元的间距一致，操作简单，价格低廉。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种空间光复用解复用器，包括光束整形单元、相位调制器，其特征在于：该空间光复用解复用器还包括半透半反镜、反射镜，输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
2.如权利要求1所述的空间光复用解复用器，其特征在于：所述空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
3.如权利要求1所述的空间光复用解复用器，其特征在于：所述空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
4.如权利要求1所述的空间光复用解复用器，其特征在于：所述光束整形单元是两个聚焦透镜的组合，使光束扩大。
5.如权利要求1所述的空间光复用解复用器，其特征在于：所述相位调制器是相位掩膜板、基于超表面材料的相位器件或者硅基液晶。
6.一种基于权利要求1所述空间光复用解复用器的空间光复用解复用方法，其特征在于，包括以下步骤：
输入信号光源阵列通过光束整形单元进入或者导出，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，或者将复用信号中的多路光源信号一一解析出来；增加复用与解复用的信号数目时，只需增加该路信号对应的光束整形单元，与原来的输入信号等间距平行排列。
7.如权利要求6所述的空间光复用解复用方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：所述空间光复用解复用器作为复用器使用时，多路光信号通过光束整形单元进入器件，相位调制器对多路光信号进行轨道角动量调制，经由半透半反镜和反射镜，多个光信号从反射镜出射，在出射处合为一处，完成复用。
8.如权利要求6所述的空间光复用解复用方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：所述空间光复用解复用器作为解复用器使用时，已经复用的多路光信号从反射镜入射到器件中，复用信号经过半透半反镜，相位调制器将复用信号中的多路光源信号一一解析出来，解析出来的多路光信号被分别导入与之对应的光束整形单元中，完成解复用。
9.如权利要求6所述的空间光复用解复用方法，其特征在于：所述光束整形单元是两个聚焦透镜的组合，使光束扩大。
10.如权利要求6所述的空间光复用解复用方法，其特征在于：所述相位调制器是相位掩膜板、基于超表面材料的相位器件或者硅基液晶。
CN201810324377.0A 2018-04-12 2018-04-12 空间光复用解复用器及方法 Active CN108696776B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810324377.0A CN108696776B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 空间光复用解复用器及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810324377.0A CN108696776B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 空间光复用解复用器及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108696776A true CN108696776A (zh) 2018-10-23
CN108696776B CN108696776B (zh) 2021-01-15

Family

ID=63845466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810324377.0A Active CN108696776B (zh) 2018-04-12 2018-04-12 空间光复用解复用器及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108696776B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109379142A (zh) * 2018-11-09 2019-02-22 武汉邮电科学研究院有限公司 用于室内无线网络的光信号传输方法及系统
CN111435161A (zh) * 2019-01-11 2020-07-21 深圳市光鉴科技有限公司 一种激光雷达系统及其光学系统
CN111722320A (zh) * 2019-03-22 2020-09-29 华为技术有限公司 模分复用器、模分复用系统、解复用系统及通信系统
CN112147789A (zh) * 2020-08-18 2020-12-29 深圳大学 一种基于坐标变换的oam解复用装置及方法
CN113589560A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 北京理工大学 基于角向二值化相位的轨道角动量光梳生成方法与系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029408A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Universal Entertainment Corp 遊技機
CN203422496U (zh) * 2013-09-18 2014-02-05 福州高意通讯有限公司 一种光发射端波分复用光学结构及光发射模块
CN104243049A (zh) * 2013-06-19 2014-12-24 福州高意通讯有限公司 一种全光ofdm接收装置
CN106735875A (zh) * 2017-02-20 2017-05-31 湖北工业大学 一种基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010029408A (ja) * 2008-07-29 2010-02-12 Universal Entertainment Corp 遊技機
CN104243049A (zh) * 2013-06-19 2014-12-24 福州高意通讯有限公司 一种全光ofdm接收装置
CN203422496U (zh) * 2013-09-18 2014-02-05 福州高意通讯有限公司 一种光发射端波分复用光学结构及光发射模块
CN106735875A (zh) * 2017-02-20 2017-05-31 湖北工业大学 一种基于液晶空间光调制器的激光柔性微加工系统及方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109379142A (zh) * 2018-11-09 2019-02-22 武汉邮电科学研究院有限公司 用于室内无线网络的光信号传输方法及系统
CN111435161A (zh) * 2019-01-11 2020-07-21 深圳市光鉴科技有限公司 一种激光雷达系统及其光学系统
CN111435161B (zh) * 2019-01-11 2023-06-06 深圳市光鉴科技有限公司 一种激光雷达系统及其光学系统
CN111722320A (zh) * 2019-03-22 2020-09-29 华为技术有限公司 模分复用器、模分复用系统、解复用系统及通信系统
CN112147789A (zh) * 2020-08-18 2020-12-29 深圳大学 一种基于坐标变换的oam解复用装置及方法
CN113589560A (zh) * 2021-07-28 2021-11-02 北京理工大学 基于角向二值化相位的轨道角动量光梳生成方法与系统
CN113589560B (zh) * 2021-07-28 2022-05-24 北京理工大学 基于角向二值化相位的轨道角动量光梳生成方法与系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108696776B (zh) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108696776A (zh) 空间光复用解复用器及方法
CN101304284B (zh) 一种多通道全光3r再生器
CN105531946B (zh) 一种光差分信号的发送和接收方法、装置和系统
US10001603B2 (en) Optical multiplexer/demultiplexer device comprising Porro prisms
RU2642473C1 (ru) Система otn и способ поддержки двусторонней передачи света от оптического контрольного канала по одному волокну
JP2006166444A (ja) 受動型光加入者網
CN103686474B (zh) 基于远程差频检测的波分复用ofdm-pon传输系统
TWI493899B (zh) 動態波長分配光路由及應用此光路由的終端裝置
CN111371499B (zh) 一种调制装置和光发射机
JP2007049597A (ja) コヒーレント光検波方式を用いた光通信装置および双方向光通信システム
Ryf et al. Physical layer transmission and switching solutions in support of spectrally and spatially flexible optical networks
KR20100124112A (ko) 다채널 광 송신장치, 및 수신장치의 능동 정렬방법
US20150372782A1 (en) A novel mode division multiplexing optical link
US10396929B2 (en) All-optical regeneration system for optical wavelength division multiplexed communication systems
CN111800197A (zh) 一种基于频率梳状光源的简化波分复用相干光通信系统
Fischer et al. 40-Gb/s OTDM to 4 x 10 Gb/s WDM conversion in monolithic InP Mach-Zehnder interferometer module
US6411413B1 (en) Method and apparatus for performing dispersion compensation without a change in polarization and a transmitter incorporating same
Zhang et al. Centralized light-wave WDM-PON employing DQPSK downstream and OOK remodulated upstream signals
CN102929072A (zh) 无偏振串扰的偏振复用系统全光波长变换简化装置及方法
US7756419B2 (en) Traffic signal node cross scheduling method and system
US10686529B2 (en) Optical communication system and optical communication method
Li et al. Demonstration of chip-to-chip communication based on ultra-compact orbital angular momentum (de) multiplexers
JP2000295201A (ja) 光周波数多重装置
JP3753229B2 (ja) 高速波長変換装置
Anis et al. Defragmentation and grooming on 85.4 Gb/s by simultaneous format and wavelength conversion in an integrated quad SOA-MZI

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant