CN117879713A - 一种激光通信方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种激光通信方法及系统，该方法包括：高斯光束经过偏振调制后，通过轨道角动量转换器转换为对应拓扑荷数的OAM光束；对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行复用，将OAM复用态光束传输进自由空间信道，并在接收端利用OAM态转换器解复用得到OAM光束；对解复用得到的OAM光束进行逆变换得到高斯光束，对高斯光束进行解调提取高斯光束上加载的数据信号。通过该方案不仅可以提升激光通信的信道容量，而且能够提高通信数据的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，尤其涉及一种激光通信方法及系统。
背景技术
随战场信息化程度提升，情报分发对通信带宽的要求提升至数百兆比特每秒，而当前主要射频通信系统的带宽均在百兆以下，难以为编队提供大容量的数据传输手段，由此也对承载网络通信系统的信道容量提出了更高要求。
目前，在一些常见的传输方案中，如采用高码率/高阶调制、信道编译码、波分复用、光时分复用和偏分复用等技术，可以一定程度提升信道容量，但对于情报分发而言，数据传输的信道容量仍偏小。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种激光通信方法及系统，用于解决现有激光通信数据传输的信道容量小的问题。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种激光通信方法，包括：
高斯光束经过偏振调制后，通过轨道角动量转换器转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行复用，将OAM复用态光束传输进自由空间信道，并在接收端利用OAM态转换器解复用得到OAM光束；
对解复用得到的OAM光束进行逆变换得到高斯光束，对高斯光束进行解调提取高斯光束上加载的数据信号。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种激光通信系统，包括：
激光器，用于产生可搭载信号的激光载波；
起偏器，用于将激光信号转变成偏振态；
偏振控制器，用于对激光信号进行偏振调制；
OAM转换器，用于将偏振调制后的激光信号转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
OAM调制器，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行调制、复用；
OAM解调器，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束解复用，将激光信号映射到对应OAM的拓扑荷数上；
偏振解调器，对信号进行解调提取激光载波上加载的数据信号。
在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
在本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本发明实施例中，通过采用轨道角动量复用，有效提高了数据通信的信道容量，提升了通信系统的数据传输能力；基于偏振调制可以提高自由空间激光通信的抗干扰能力，消除相位噪声的干扰，保障通信数据的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种激光通信方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种激光通信系统的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种激光通信方法的流程示意图，包括：
S101、高斯光束经过偏振调制后，通过轨道角动量转换器转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
由激光器产生的高斯光束经起偏器变成偏振态后，需要通过偏振控制器对偏振的高斯光束进行偏振调制，以便将数据信号调制在对应的偏振上。
其中，控制高斯光束的偏振，将预传输数据信号调制在对应的偏振上。
可以理解，不同模态的轨道角动量光束相互正交，可将一组不同模态的轨道角动量光束作为信号调制的正交基；轨道角动量的拓扑荷数和方位角之间满足不确定关系，让利用轨道角动量承载信息具有很好的安全性。采用轨道角动量作为光编码调制的一种载波，能够大幅度地提升激光通信系统的信道容量或频谱效率。
激光携带上轨道角动量，可以通过轨道角动量调制将数据信息映射到光波的OAM模式上，比如，可将十进制数字0～9这10个数字一一映射到OAM模式0－9上。
S102、对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行复用，将OAM复用态光束传输进自由空间信道，并在接收端利用OAM态转换器解复用得到OAM光束；
通过OAM(Orbital Angular Momentum，即轨道角动量)调制器可以将OAM光束中的数据信息映射到OAM对应的拓扑荷数上，对不同拓扑荷数的OAM光束进行复用；通过OAM解调器可以对接收的OAM光束进行解复用得到OAM光束。
S103、对解复用得到的OAM光束进行逆变换得到高斯光束，对高斯光束进行解调提取高斯光束上加载的数据信号。
通过偏振解调器对高斯光束进行解调可以提取得到高斯光束上的数据信息，恢复基带信号。
本实施例中，通过利用轨道角动量复用的偏振调制可以提高自由空间激光通信的信道容量和抗干扰能力。
对光的偏振态进行编码的无阈值编码调制，是以载波的偏振态作为参量加载信息，可以有效降低光的非线性效应产生的影响，尤其是可以消除系统的相位噪声的影响。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图2为本发明实施例提供的一种激光通信系统的结构示意图，该系统至少包括：
激光器210，用于产生可搭载信号的激光载波；
起偏器220，用于将激光信号转变成偏振态；
偏振控制器230，用于对激光信号进行偏振调制；
其中，所述偏振控制器230包括：
控制高斯光束的偏振，并将预传输数据信号调制在对应的偏振上。
OAM转换器240，用于将偏振调制后的激光信号转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
OAM调制器250，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行调制、复用；
OAM解调器260，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束解复用，将激光信号映射到对应OAM的拓扑荷数上；
偏振解调器270，对信号进行解调提取激光载波上加载的数据信号。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程可以参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种激光通信方法，其特征在于，包括：
高斯光束经过偏振调制后，通过轨道角动量转换器转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行复用，将OAM复用态光束传输进自由空间信道，并在接收端利用OAM态转换器解复用得到OAM光束；
对解复用得到的OAM光束进行逆变换得到高斯光束，对高斯光束进行解调提取高斯光束上加载的数据信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高斯光束经过偏振调制后，通过轨道角动量转换器转换为对应拓扑荷数的OAM光束包括：
控制高斯光束的偏振，并将预传输数据信号调制在对应的偏振上。
3.一种激光通信系统，其特征在于，包括：
激光器，用于产生可搭载信号的激光载波；
起偏器，用于将激光信号转变成偏振态；
偏振控制器，用于对激光信号进行偏振调制；
OAM转换器，用于将偏振调制后的激光信号转换为对应拓扑荷数的OAM光束；
OAM调制器，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束进行调制、复用；
OAM解调器，用于对N路不同拓扑荷数的OAM光束解复用，将激光信号映射到对应OAM的拓扑荷数上；
偏振解调器，对信号进行解调提取激光载波上加载的数据信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述偏振控制器包括：控制高斯光束的偏振，并将预传输数据信号调制在对应的偏振上。
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