新型轨道角动量复用策略：超越自由空间光通信的容量极限
光学
2023-05-23 v1
摘要
自由空间光（FSO）通信可利用拉盖尔-高斯光束的正交空间模式（如轨道角动量（OAM）模式）进行模分复用，其中 OAM 复用因 OAM 的任意量化而具有潜在无限的信息容量。结合偏振复用与波分复用，OAM 复用是满足未来容量需求的有前景方案。然而，实际可寻址的空间子通道数量受接收器尺寸以及光束随模式阶数与通信距离迅速展宽的限制。基于拉盖尔-高斯光束最内环发散程度在传播中显著慢于光束截面的固有特性，本文在理论上提出并在实验上演示了一种新颖的通信策略——最内环主导 OAM（IRD-OAM）复用，其可在标准 FSO 链路系统中无需任何额外硬件改动即可克服上述限制，并实现常规 OAM 复用容量达 1238% 的传输。或者，在保持与常规 OAM 复用相同容量下，该策略也可实现更长通信距离（为常规 OAM 复用的 403%）或更小接收器（尺寸为常规 OAM 复用的 26.9%）。我们的工作将加速面向深空、近地及地表应用的未来超高容量、超长距离与高集成度 FSO 通信的发展。
引用
@article{arxiv.2305.12208,
title = {New orbital angular momentum multiplexing strategy: beyond the capacity limit of free-space optical communication},
author = {Wenxiang Yan and Yuan Gao and Xian Long and Zheng Yuan and Zhi-Cheng Ren and Xi-Lin Wang and Jianping Ding and Hui-Tian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.12208},
year = {2023}
}
备注
15 pages,6 Figures