ON轨道角动量光通信研究进展
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光学轨道角动量复用纠缠源的实验产生及其应用徐笑吟;刘胜帅;荆杰泰【期刊名称】《量子电子学报》【年(卷),期】2022(39)2【摘要】光既可以携带自旋角动量,也可以携带轨道角动量。
自1992年由Allen 等提出光学轨道角动量的基本概念以来,光学轨道角动量已吸引了越来越多学者的研究兴趣。
光学轨道角动量具有无限带宽以及不同模式相互正交等特点,这使得通过光学轨道角动量来传递信息变成一项十分有前景的技术。
在概述光学轨道角动量基本概念的基础上,重点综述了在连续变量系统中利用四波混频过程制备光学轨道角动量复用的纠缠源,包括13对复用的连续变量纠缠确定性产生、9组光学轨道角动量复用的三组份纠缠的制备、基于66个光学轨道角动量模式的大规模量子网络的实现,以及光学轨道角动量复用纠缠源的最新应用,包括利用光学轨道角动量复用的连续变量纠缠实现9通道全光量子隐形传态以及光学轨道角动量复用型量子密集编码。
【总页数】15页(P182-196)【关键词】量子光学;光学轨道角动量;四波混频;量子纠缠【作者】徐笑吟;刘胜帅;荆杰泰【作者单位】华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室;中国科学院超强激光科学卓越创新中心;山西大学极端光学协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】O431.2【相关文献】1.非线性光学频率变换纠缠光子源实验制备的研究进展2.“80后”女科学家“纠缠”量子十六载——访“墨子号”量子科学实验卫星量子纠缠源载荷主任设计师印娟3.基于非简并光学参量放大器产生光学频率梳纠缠态4.基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用5.基于光纤光栅和光学环形器的密集波分复用解复用器的实验研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
具有可重构特征的轨道角动量天线技术研究进展
吴杰;胡俊;张忠祥;沙威;黄志祥;吴先良
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】轨道角动量(OAM)因其模式具有理论上无穷且正交互不干扰的特点,在扩展信道容量方面展现出良好的优势,为解决日趋紧张的频谱资源提供了一种新型设计自由度。
面对复杂多样的无线通信场景,设计具有可重构特征的OAM天线,是实现多模态复用、智能信息感知和人工智能天线的物理层基础。
该文首先结合可重构天线实现机理,给出了OAM可重构天线设计的方法及具备的特点;然后,系统性综述了具有可重构特征的OAM天线的研究进展;最后,对未来设计具有可重构特征的OAM天线研究进行了展望。
【总页数】13页(P1173-1185)
【作者】吴杰;胡俊;张忠祥;沙威;黄志祥;吴先良
【作者单位】合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室;东南大学毫米波全国重点实验室;合肥工业大学微电子学院;浙江大学信息与电子工程学院;安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN820
【相关文献】
1.具有轨道角动量的空间光孤子的研究进展
2.具有可重构特性的陷波超宽带天线设计与研究
3.可重构轨道角动量天线的研究进展
4.轨道角动量天线波束控制技术的研究进展
5.基于电磁超表面的轨道角动量天线技术综述
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光轨道角动量的研究现状
光轨道角动量(OAM)的研究现状取得了一些进展。
香港科技大学和香港城市大学的研究人员最近使用时空编码的数字变表面开发了时变OAM光束。
他们使用现场编程门阵列(FPGA)来控制微波状态下超表面原子的反射向位。
通过利用超表面的灵活性和编程性,研究团队构建了不同模式的时变OAM光束,在每个时间层中具有随时间变化的相位局限。
这不仅允许时变拓扑电荷,还允许OAM光束的包络波前结构在相位非线性时间依赖性方面出现高阶扭曲,这充当额外的自由度以允许更大的应用能力。
该团队开发了一种双探针映射方法,以动态映射时变OAM场,通常包括不同时刻的幅度和相位模式。
此外,他们还对测量的场图进行了针对模式分解的频谱分析,证明了生成的时变OAM浓度和包络波前结构中设计的高阶扭曲。
他们的创新方法结合了超表面的时空数字编码和双探头场映射技术,为生成和观察时变OAM以及其他时空激发提供了一个多功能平台。
所提出的时变OAM波束在动态粒子捕获、信息加密等方面具有应用潜力。
七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七发展策略1引言随着通信技术的发展和用户的需求,各类新业务不断涌现;特别是数据类业务的迅猛发展,通信网中的业务量以呈现级数增长的趋势。
随着5G 通信技术的演进,通信业务由传统的单一的话音业务已经转向了高速IP 数据业务为代表的宽带业务,物联网、工业互联网和智能终端等技术的发展使得互联网更加贴近人们的生活,同时也使数据流量呈爆炸式的增长,网络带宽被快速地消耗。
超大容量、低延时的通信网络是今后发展的必然趋势。
另一方面,随着密集波分复用(DWDM )、多阶调制(如QPSK 、QAM 等)、相干接收以及各种纠错技术的广泛使用,单模光纤(SMF )的传输系统容量已经达到100Tbit/s ,越来越接近香农极限,但仍不能满足日益增长的带宽需求。
为了寻求新型高速大容量光传输技术,人们提出了轨道角动量(Orbital Angular Momentum ,OAM )技术。
本文介绍了OAM 技术的基本原理,分析了OAM 技术的优势,进而讨论了OAM 技术在光通信网络中如何实现大容量传输、动态组网,最后分析了研究中的局限性以及面临的挑战。
2技术原理及研究现状角动量是量子力学中最基本的物理量,可以分为自旋角动量(SAM )和轨道角动量(OAM )两部分。
光波作为电磁波的一种特例,在量子层面也具有这两种角动量。
而量子层面的这两种角动量也分别对应着两种宏观的物理现象。
自旋角动量对应光的偏振态,通信中利用两种线性偏振态之间的正交性实现了偏振复用(Polarization Division Multiplexing ,PDM ),可以在不调整码流速率的前提下实现系统传输频谱效率的倍增;而轨道角动量则对应光学漩涡,也称之为OAM 模式。
OAM 模式应用在光通信系统中可以大幅度地提升传输容量。
OAM 模式的位相围绕中心呈螺旋形分布,复函数的相位因子中含有与极坐标方位角成正比的一项:exp (i l θ),其中l 称作OAM 模式的拓扑荷(Topological Charge ),可以取任意非零整数值,每一个拓扑荷值对*基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61471128)资助轨道角动量技术在光通信网络中的应用研究*张萌中国信息通信研究院技术与标准研究所助理工程师张海懿中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师摘要:轨道角动量技术为高速光通信提供了一个全新的复用维度,实现大容量、高频谱利用率的光传输。
【创新之路】Way of Innovation众所周知,光是一种物质,它总是沿直线传播。
人类自古以来就研究光,而漩涡光束直到1992年才在荷兰莱顿大学被Allen等人发现。
科学家看到一个有趣的现象:在漩涡光束中,光线不是直线传播,而是以螺旋线的形式,在一个空心的圆锥形光束中传播。
因此,这种光束看起来像一个漩涡或龙卷风,其中的光线可以向左或向右扭转。
光子可以携带轨道角动量,这一科学发现推动了多个学科新的发展,如非线性光学、量子光学、原子光学、微观力学、微流学、生物科学和天文学等,漩涡光束同时也被开拓并广泛应用于多个新的领域,如光通信、光学捕获、光学微操控、显微检查和量子信息处理等。
漩涡光束发现20年来,传统上一直用各种体光学元件,例如柱状透镜、某些特殊波片、全息片、空间光调制器等来产生这种光束,但在很小区域内需要大量漩涡光束的情况下,非常不方便,阻碍了大规模应用。
中山大学的蔡鑫伦教授、余思远教授等人发明了一种硅基的平面光波导光子轨道角动量发射器,可以在几个微米的尺寸下产生涡旋光束,打破了传统光学元件的局限性,有很好的应用前景。
光子轨道角动量应用的发展历程光子以光速运动,并具有能量、动量和质量。
光子的动量可以分为线性动量和角动量,光子的线性动量方向与光的传播方向平行,当一束光入射到垂直传播方向的物体时,光对物体会产生一个压力,称为光压。
这个压力虽然非常小,但是非常有用,宏观上可以制作太阳帆,利用光压作为太空航行器源源不断的动力,微观上可以利用光压的梯度进行微粒的操控。
光子的角动量最先被熟知的是自旋角动量,它是光子的内禀角动量,关于自旋的确切物理含义比较复杂,可以简单地想象为是光子在绕自身旋转。
光子的自旋角动量只可能有两种取值+与-,其中是一个非常小的常数,称为约化普朗克常数。
在空间上,光子自旋角动量的这两种取值分别对应于右旋圆偏振与左旋圆偏振。
另外,光子还可以具有轨道角动量(Orbital AngularMomentum, OAM)。
光子轨道角动量传输光纤技术戚卫;罗文勇;杜城;余志强;李尚远;伍淑坚【摘要】为解决信息量快速增长带来的传输容量不足问题,提出了一种可用于光子轨道角动量(OAM)传输的新型光纤,并对其研制技术进行了研究.采用等离子体化学气相沉积(PCVD)技术解决了高折射率环形纤芯结构光纤预制棒应力损伤难题,通过反复的工艺研究与验证,形成了环形纤芯光纤高稳态拉丝工艺技术,实现了该光纤的研制.该光纤具有环形结构,在实现±1、±2阶OAM信号传输的同时,光纤的传输损耗仍能保持较低的水平,可满足较长距离的OAM大容量信号传输需求.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】4页(P62-65)【关键词】大容量通信;轨道角动量传输;光纤【作者】戚卫;罗文勇;杜城;余志强;李尚远;伍淑坚【作者单位】烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074;烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074;烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074;烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074;清华大学信息科学与技术国家实验室,北京 100084;烽火通信科技股份有限公司,武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TN818近年来,随着信息技术的快速发展,信息系统容量的巨大需求与光通信系统容量的不匹配增长之间的矛盾日趋明显。
因此,各国研究人员极力开发新的通信技术,以解决信息技术发展将会面临的传输容量危机。
基于轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)模式的复用技术开发了新的应用维度,有潜力使光通信系统的传输容量呈几何级数增长。
基于光子OAM的通信方案最早由英国格拉斯哥大学在2004年提出[1]。
其后,随着信息量增长的速度大幅超过现有光通信技术容量增长的速度,这一将空间维度作为光波维度资源大幅增加通信容量的方案引起了科研人员的广泛关注。
光纤是OAM光通信的基础材料之一,也由此进入人们的研究视野。
光轨道角动量光轨道角动量是指光学中的一种特殊现象,它是光波传播过程中所带有的旋转运动。
光轨道角动量的研究不仅仅是理论上的探索,更为重要的是其在科技发展中的广泛应用,对于光通信、光操控和光学器件等领域都具有重要的指导意义。
光轨道角动量的发现源自于Maxwell方程组的研究。
在研究过程中,科学家们发现,光波除了传播的波前和波束外,还存在一种额外的自由度-光轨道角动量。
这一发现为光学研究提供了新的方向。
而正是通过进一步研究光轨道角动量,科学家们揭示了光学的一些重要特性,并在光学器件和通信技术中取得了突破性的进展。
光轨道角动量不仅仅是理论上的概念,它在实际应用中也具有重要的意义。
首先,光轨道角动量提供了一种新的光通信方式。
传统上,光通信中的信息传输主要依赖于光的强度和相位。
而通过利用光轨道角动量,我们可以将信息编码到光波的旋转运动中,从而大大提高了信息传输的容量和稳定性。
其次,光轨道角动量在光操控领域具有广泛的应用前景。
通过精确控制光波的光轨道角动量,可以实现对微观颗粒的操控。
这一技术不仅在生物领域中具有重要的应用,还可以用于纳米材料的加工和微纳器件的制造,对于推动微纳技术的发展具有重要的意义。
最后,光轨道角动量的研究为光学器件的性能提升提供了新的思路。
通过利用光轨道角动量,科学家们可以设计出一系列新型的光学器件,如光学陷阱、偏转器和倍增器等,这些器件能够在纳米尺度下实现高效的光学操控,并为高新技术的发展提供了强有力的支撑。
总而言之,光轨道角动量的研究在光学领域具有广泛而深远的意义。
不仅为我们揭示了光的新特性,更为光通信、光操控和光学器件等领域的发展提供了新的方向和机遇。
因此,我们应该继续深入研究和探索光轨道角动量,推动其在科技应用中的广泛应用。
光轨道角动量的研究意义以光轨道角动量的研究意义为标题,我们来探讨一下光轨道角动量的相关内容。
光轨道角动量是指光子在传播过程中所具有的自旋和轨道角动量。
光子是光的最基本单位,它既可以作为粒子,也可以作为波动。
光轨道角动量的研究对于深入理解光的本质和光与物质相互作用具有重要意义。
光轨道角动量的研究对于光通信技术的发展具有重要意义。
光通信是一种高速、大容量的通信方式,已经成为现代信息传输的重要手段。
光轨道角动量可以用来增加光信号的传输容量,提高信息传输速率,进一步推动光通信技术的发展。
光轨道角动量的研究对于光学显微镜的分辨率提升有着重要作用。
传统的光学显微镜受到折射极限的限制,分辨率有一定的限制。
而利用光轨道角动量可以实现超分辨率显微镜,克服了传统显微镜的分辨率限制,可以观察到更小的细节结构,对于生物医学研究和纳米科学等领域具有重要意义。
光轨道角动量的研究也对于光学陷阱和操控微粒具有重要意义。
光学陷阱是一种利用光的力对微粒进行操控的技术,可以实现对微粒的定位、操纵和旋转等操作。
光轨道角动量可以用来设计和优化光学陷阱,提高微粒的操控精度和效率,对于微纳技术和生物物理学的研究有着重要的应用价值。
光轨道角动量的研究还可以用于光学信息存储和量子计算等领域。
光学信息存储是一种利用光的特性进行信息存储和读取的技术,光轨道角动量可以提高存储容量和数据传输速率,有助于实现更高效的光学信息存储系统。
量子计算是一种利用量子力学规律进行计算的新型计算方式,光轨道角动量可以用来构建量子比特,实现量子计算中的逻辑门操作,具有重要的理论和实践意义。
光轨道角动量的研究对于光通信技术、光学显微镜、光学陷阱、光学信息存储和量子计算等领域具有重要意义。
通过深入研究光轨道角动量的特性和应用,可以推动光学科学和光学技术的发展,拓展光学应用的领域,为人类社会的进步和发展做出贡献。
希望未来能够有更多的科学家和工程师投身于光轨道角动量的研究,开创出更多的科研成果和应用创新。
轨道角动量技术研究进展及其在5G-A和6G中的应用前景分
析
王喜瑜;孙韵淇;菅梦楠;杨军;陈艺戬
【期刊名称】《信息通信技术》
【年(卷),期】2024(18)1
【摘要】近年来,5G的建设取得了丰硕的成果。
以3GPP为首的标准组织正在积极开展5G第二阶段(5G Advanced,5G-A)以及6G的候选技术及标准工作。
电磁波的轨道角动量技术(Orbital Angular Momentum,OAM)是IMT-2030推进组在6G布局的重要研究方向,以其优异的理论容量性能在学术界和产业界获得了大量关注。
文章总结OAM技术应用于通信的优势,例如可支持视距超多流并行传输,提升通信物理层安全,与智能超表面(Reconfigurable Intelligence Surface,RIS)技术结合赋能等,提出在大数据和工业互联网等应用场景下,利用OAM技术建立的超大规模无线数据中心将助力实现数据要素深度参与工业生产,提升全产业链生产效率,推动6G与产业协同发展。
【总页数】9页(P7-15)
【作者】王喜瑜;孙韵淇;菅梦楠;杨军;陈艺戬
【作者单位】移动网络和移动通讯多媒体技术国家重点实验室;中兴通讯股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
【相关文献】
1.光通信中轨道角动量技术及应用前景分析
2.6G移动通信技术发展与应用前景预测分析
3.6G研究进展及关键候选技术应用前景探讨
4.6G移动通信的技术应用及发展前景
5.6G热度攀升,5.5G已触手可及宁波移动举行5G-A技术应用发布会暨战略签约仪式
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光子轨道角动量在量子通信中的应用作者:叶瀚礼来源:《电子技术与软件工程》2017年第01期光子量子态为轨道角动量,当前阶段,有一定轨道角动量广泛的应用于通信领域,国内外都在热衷进行研究,尤其是轨道角动量已经成为空间量子信息重要的承载体,对于量子通讯产生了重大影响。
本文首先简单的介绍了光子轨道角动量以及量子通讯基本概念,进而详细的解析了光子轨道角动量在量子通讯的应用。
【关键词】光子轨道角动量量子通讯应用解析随之量子研究的逐步深入,我们对角动量有了更为清晰的认识,一般认为角动量存在轨道角动量和自旋角动量两种。
而前者为光子量子态,在量子信息加载过程中涉及到的物理量有光子相位、偏振等。
近年来,轨道角动量的应用得到了非常广泛的关注。
1 光子轨道角动量相关研究已经表明,光束本身具备两种角动量态,其一和光束偏振特点相应的自旋角动量(SAM),其二指的是和光束螺旋形相位结构存在一定关联的光子轨道角动量(OAM)。
相较于自旋角动量,光子轨道角动量具有非常明显的优势,其优势主要体现在以下两点:其一,光束偏振和光矢量存在一定的联系,在光束传输当中,必须对系统加以高效的检测,以免因为偏离而造成不必要的麻烦,但是OAM的应用无需通讯双方对参考系进行实时转换和调整;其二,OAM的维特性较强。
将OAM运用于量子密钥分发方案中,可以显著提升量子密钥生成率,同时也可以扩大安全传送距离。
类似于其他光子物理量,光子频率、光子相位、光子偏振态等,光子轨道角动量信息承载是通过信息比特编码工作实现的。
光束自身存在特定的方位角,离散轨道角动量,在表述式中I代表的是方位角相对相应的拓扑何值,通常来说I都是整数。
光子轨道角动量态以及极化态之间存在着差异,主要在于一个光子对应无数个OAM。
研究证明,拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian beam , LG)具有光子轨道角动量,在理论实验过程中,一般会采用LG 光描述OAM。
本文的分析当中也使用的是含有轨道角动量的LG 光,LG 模数字形式的描述如下:(1)在上面公式中,z为光束传送距离;r表示的是光到传送线轴的辐射距离;Zr=πw0/ λ 指的是光束自身Rayleigh长度;光束半径为w(z)= w0,languerre多项式是通过来表示,k =2π/λ指的是常数,C代表的是归一化常数,公式里下标/指的是方位,径向模式数由p来表示。
无线通信中的轨道角动量天线综述党唯菓;朱永忠;余阳;张叶枫【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2017(43)6【摘要】随着无线通信技术的飞速发展,射频频谱资源已日趋香农极限.轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)理论上能提供无限多个正交信道,有效提高频谱利用率.介绍了OAM的基本原理;综述了目前典型的OAM天线种类及其具体实现形式,着重分析其在增益、方向图、接收和解复用等方面的优缺点;最后梳理了目前各种天线存在的共性问题,展望了下一步OAM在无线通信领域可能的应用方向.%With the rapid development of wireless communication technology,spectrum resource in radio frequency is reaching Shannon Limit.Orbital angular momentum(OAM) can theoretically provide infinite orthogonal channels and use spectrum resources effectively.Basic theory of OAM is briefly introduced at the beginning of this paper,then typical forms and specific realization of OAM antennae are concluded,in which their merits and drawbacks in gain,radiation pattern,receiving and demultiplexing are focused on.Finally,common problems of present OAM antennae are summarized,and prospect of their appliance in wireless communication in near future is made.【总页数】5页(P33-36,44)【作者】党唯菓;朱永忠;余阳;张叶枫【作者单位】武警工程大学信息工程系,陕西西安 710086;武警工程大学信息工程系,陕西西安 710086;武警工程大学信息工程系,陕西西安 710086;武警工程大学信息工程系,陕西西安 710086【正文语种】中文【中图分类】TN929.5【相关文献】1.轨道角动量在无线通信中的研究新进展综述 [J], 孙学宏;李强;庞丹旭;曾志民2.轨道角动量电磁波在无线通信系统中的应用 [J], 黎璐玫;李文惠3.无线通信中的多天线技术综述 [J], 李青侠;张力4.5G无线通信系统中毫米波MIMO天线技术研究综述 [J], 崔娟娟; 刘文琦; 何潘金; 傅洁5.轨道角动量无线通信发展综述 [J], 郑宝玉;王磊;康彬;王乐因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
2020年,第47卷,第3期Editorial无线光通信专题导读随着物联网、大数据和人工智能等技术的出现与迅猛发展,人类社会即将进入智能时代。
在智能时代,用户数字终端和各种业务数据量会急剧增长,这对通信技术的容量、速率和时延提出了全新的要求。
无线光通信融合了光纤通信以及微波等传统无线通信的优势,具有传输容量大、无需频率许可、低成本、安装方便快捷、通信安全保密等优点,成为一种新兴的宽带无线接入方式,是解决最后一公里问题的良好途径。
自世界上第一台红宝石激光器出现以后,人类就开始了无线光通信技术的相关研究。
尤其是近年来,随着半导体激光器和光电探测器件的日益完善,以及传统无线通信频谱资源的日益匮乏,无线光通信又一次迎来了它的春天。
本专题主要从可见光通信、调制编码、光信号传输及轨道角动量等方面介绍了无线光通信技术的发展及未来。
有关可见光通信方面有3篇论文。
其中,《高速可见光通信的前沿研究进展》从材料器件、高速系统、异构网络、水下可见光通信和机器学习等五个前沿研究方向介绍了可见光通信的研究进展,并指出了其面临的挑战和亟需解决的问题。
《预编码室内MIMO可见光通信系统空间相关性分析》介绍了空间相关性对室内MIMO可见光通信系统性能的影响。
《可见光通信中LED非线性补偿和带宽拓展技术》概括总结了可见光通信中几种非线性失真补偿和拓展调制带宽的方法,指明了提高系统性能的开放性研究问题。
在调制编码方面有4篇论文,其中,《光空间调制技术的研究进展》概括和总结了现有的光空间调制,给出了其中亟需解决的关键性问题及未来的发展方向。
《无线光通信中喷泉码的发展现状与展望》概括总结了喷泉码在无线光通信中的应用,指出了其在今后的探索方向。
其余两篇文章分别介绍了无线光通信系统中的逆向调制和OFDM技术。
关于光信号传输有3篇论文。
其中,《2.07 μm光纤激光在弱湍流条件下的传输特性研究》介绍了一种2.07 μm 波段可调谐主动锁模光纤激光,给出了其在室内模拟大气湍流条件下的传输特性。
《自由空间光通信中轨道角动量智能解复用方法研究》一、引言自由空间光通信(Free-Space Optical Communication,FSOC)是一种基于激光束在自由空间中传输信息的技术,具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点。
近年来,随着信息技术的飞速发展,传统的通信方式已经无法满足日益增长的数据传输需求。
因此,轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)作为一种新型的通信技术,在自由空间光通信中得到了广泛的应用。
本文将重点研究轨道角动量智能解复用方法在自由空间光通信中的应用。
二、轨道角动量技术概述轨道角动量技术是利用光束的相位和强度变化携带更多的信息,提高光通信系统的信道容量。
在自由空间光通信中,轨道角动量可以作为一种复用技术,通过不同的光束携带不同的信息,实现多路复用传输。
然而,由于光束在传输过程中会受到各种干扰和噪声的影响,导致接收端难以准确地将不同的光束分离和解析。
因此,需要采用智能解复用方法来解决这一问题。
三、智能解复用方法研究(一)智能解复用方法的理论基础智能解复用方法主要是通过引入先进的算法和计算机技术,实现对轨道角动量的高效检测和解析。
其理论基础包括光学原理、信号处理技术、机器学习等。
通过分析不同光束的相位、强度等信息,结合算法进行信号处理和解析,实现对不同信息的准确传输和接收。
(二)智能解复用方法的研究现状目前,国内外学者针对轨道角动量的智能解复用方法进行了广泛的研究。
主要研究内容包括算法设计、实验验证和应用实践等方面。
在算法设计方面,主要采用了深度学习、神经网络等先进的计算机技术,实现对光束的准确检测和解析。
在实验验证方面,通过搭建实验平台,对不同算法进行验证和优化。
在应用实践方面,已经将智能解复用方法应用于自由空间光通信系统中,实现了多路复用传输和高速数据传输。
(三)本文的研究重点本文将重点研究基于机器学习的轨道角动量智能解复用方法。
首先,通过对不同光束的相位、强度等信息进行采集和处理,提取出有用的信息。
《自由空间光通信中轨道角动量智能解复用方法研究》一、引言随着信息技术的快速发展,光通信技术在全球范围内得到广泛应用。
其中,自由空间光通信以其高带宽、抗干扰性强等优势备受关注。
而轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)作为光通信领域的重要技术,在提升系统容量方面具有巨大潜力。
因此,针对自由空间光通信中轨道角动量的智能解复用方法的研究,成为当前光通信领域的研究热点。
二、自由空间光通信及轨道角动量的概述自由空间光通信是一种基于光波在自由空间中传输进行信息传递的技术。
而轨道角动量是光波的一种固有属性,通过调整光波的相位和振幅,可以实现多个数据流在同一条光束中传输,从而提高通信系统的容量。
然而,如何有效地对携带轨道角动量的光信号进行解复用,是当前研究的重点和难点。
三、轨道角动量智能解复用方法的必要性在自由空间光通信系统中,智能解复用方法对于提高系统性能和效率具有重要意义。
首先,智能解复用方法能够实现对光信号的高效、准确分离,从而提高系统的传输效率。
其次,智能解复用方法能够根据实际需求进行动态调整,以适应不同场景下的通信需求。
最后,智能解复用方法还能有效提高系统的安全性和可靠性,降低误码率。
四、轨道角动量智能解复用方法的研究现状目前,针对轨道角动量智能解复用方法的研究已取得一定成果。
主要研究方法包括基于模式识别的解复用技术、基于深度学习的解复用算法等。
其中,模式识别技术主要通过提取光信号的特征,实现对其分类和识别;而深度学习算法则通过训练大量的数据模型,实现对光信号的智能解复用。
然而,这些方法仍存在一定局限性,如对复杂环境的适应能力、解复用的实时性等方面有待进一步提高。
五、轨道角动量智能解复用方法的改进与优化针对现有方法的不足,本文提出一种基于机器学习的轨道角动量智能解复用方法。
该方法通过构建复杂的神经网络模型,实现对光信号的高效、准确解复用。
具体而言,该方法首先对光信号进行预处理,提取其特征信息;然后利用机器学习算法对特征信息进行学习和训练,建立光信号与轨道角动量之间的映射关系;最后根据映射关系实现智能解复用。
轨道角动量态复用通信研究赵生妹;蒋欣成;巩龙延;程维文;郑宝玉【期刊名称】《南京邮电大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(035)006【摘要】任何带有螺旋相位分布的波束拥有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷.OAM态拓扑荷取值可从负无穷至正无穷,不同拓扑荷的OAM态空间模相互正交.因此,与能量、波长和极化一样,OAM态成为一种可载荷信息的新型自由度.目前,基于OAM态这一新型自由度的复用通信体制引起了业界的极大关注.文中阐述OAM态的概念,OAM态复用,OAM态复用在自由空间光通信、光纤通信和无线电通信等场景下的研究进展.OAM态复用极大地提升了通信系统的容量和频带利用率,它的应用前景令人兴奋,存在着机遇,也面临着巨大的挑战.【总页数】13页(P1-13)【作者】赵生妹;蒋欣成;巩龙延;程维文;郑宝玉【作者单位】南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室,江苏南京210003;南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京邮电大学信息物理研究中心,江苏南京210003;南京大学固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093;南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京大学固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093;南京邮电大学信号处理与传输研究院,江苏南京210003;南京邮电大学宽带无线通信与传感网技术教育部重点实验室,江苏南京210003【正文语种】中文【中图分类】O431.2【相关文献】1.基于高效轨道角动量态分离方法的复用系统方案研究 [J], 杨帆;王乐;赵生妹2.基于波前校正的轨道角动量复用通信系统抗干扰研究 [J], 邹丽;王乐;张士兵;赵生妹3.基于最大似然检测的自由空间轨道角动量复用光通信研究 [J], CAO Fei;ZHAO Shengmei4.大气湍流对轨道角动量态复用系统通信性能的影响 [J], 邹丽;赵生妹;王乐5.MIMO均衡下非对齐光子轨道角动量复用通信系统性能研究 [J], 张文浩;李成;李威;赵生妹因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高阶轨道角动量传输光纤设计及传输特性研究(内封底文章)赵丽娟;吴雨静;徐志钮【期刊名称】《红外与激光工程》【年(卷),期】2024(53)3【摘要】为解决一般轨道角动量传输光纤传输轨道角动量模式数量少、质量差的问题,提出了一种基于正六边形空气孔排列的新型光子晶体光纤结构。
该光纤引入了空气填充率高的矩形空气孔以及采用高折射率材料填充环形传输区域,能够有效提高环形传输区域和包层间的折射率差,且正六边形排列空气孔有利于提高模间有效折射率差。
经过结构优化得到最优光纤结构,有限元法的分析结果表明,最优结构下,该光纤在常用波段S+C+L+U波段上能够支持142种轨道角动量模式的传输,最高阶数达到36阶。
且所提出光纤具有良好的传输特性,本征模式的最高限制性损耗为10−9 dB/m量级,与典型轨道角动量传输光子晶体光纤相比至少降低了一个数量级;最大有效模场面积能够达到206.18μm^(2),最小非线性系数低至0.397W^(−1)∙km^(−1);色散平坦且最小色散变化低至1.4578 ps/(nm∙km);所有本征模式纯度均在93.4%~96.8%范围内。
且该光纤具有较好的制备可行性,对制造精度要求不高。
因此,该光纤在基于轨道角动量光纤的复用系统中具有广阔的应用前景,为提高通信容量提供了一种有效手段。
【总页数】13页(P162-174)【作者】赵丽娟;吴雨静;徐志钮【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院;华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室;华北电力大学保定市光纤传感与光通信技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TN253【相关文献】1.单模光纤中高阶色散对暗孤子脉冲传输特性的影响2.高阶孤子在色散渐减光纤环中的传输特性研究3.含高阶色散的双折射光纤孤子传输特性研究4.高阶色散光纤的孤子传输特性研究5.高阶色散情况下光纤中基黑孤子传输特性的变分研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。