用于相干自由空间光通信的动态大气湍流光学相位共轭自动缓解
光学
2024-08-20 v1 信号处理
摘要
相干检测可在自由空间 (FSO) 通信中提供增强的接收灵敏度和频谱效率。然而，湍流会导致高斯数据光束上的模态功率耦合效应，显著降低相干探测器中数据光束与高斯本地激光 (LO) 之间的混合效率。光学相位共轭 (OPC) 在光矿晶体中可“自动”缓解湍流：(a) 记录后向传播的湍流失真探测光束，(b) 创建具有介质相位失真反相的相位共轭光束作为传输数据光束。然而，之前报告的晶体基 OPC 方法用于 FSO 链接要么显示相对快速的响应时间（35 ms）但数据速率较低（如 <1 Mbit/s），要么显示相对高的数据速率（2 Gbit/s）但响应时间较慢（如 >60 s）。本文我们报告一种用于动态湍流自动缓解的 OPC 方法，实现高数据速率（8 Gbit/s）数据光束和快速（<5 ms）响应时间。对于相同的数据速率，此方法比先前报告的响应速度快 10,000 倍，从而实现对动态效应的缓解。在我们的方法中，传输的预失真相位共轭数据光束由 GaAs 晶体中的四波混合生成，输入的三束光束为：湍流失真探测光束、从探测光束再生的高斯参考光束，以及承载高速数据信道的高斯数据光束。我们在经模拟的动态湍流下通过 8 Gbit/s 仿射相位移键控相干 FSO 链路中实验演示了该方法。结果显示，在湍流带宽最高可达约 260 Hz（格伦威尔频率）的情况下，LO 与数据光束之间的混合效率提高约 10 dB。
引用
@article{arxiv.2408.09114,
title = {Automatic Mitigation of Dynamic Atmospheric Turbulence Using Optical Phase Conjugation for Coherent Free-Space Optical Communications},
author = {Huibin Zhou and Xinzhou Su and Yuxiang Duan and Yue Zuo and Zile Jiang and Muralekrishnan Ramakrishnan and Jan Tepper and Volker Ziegler and Robert W. Boyd and Moshe Tur and Alan E. Willner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.09114},
year = {2024}
}