基于超短激光脉冲全息光谱复用的光 MIMO 通信

在本文中，我们提出全息光谱复用（HSM）作为一种在光网络中实现多输入多输出（MIMO）通信的新技术。HSM 利用超短激光脉冲的光谱空间，以二维全息图的形式创建线路码。脉冲处理在时域傅里叶域中通过光谱处理器件（SPD）对脉冲频率分量进行空间色散来完成。二维全息图由 SLM 在脉冲的光谱分解傅里叶平面上刻写的强度差异图案构成。以这种方式定义的全息线路码将超短激光脉冲转换为高熵数据符号，从而提升通信的频谱效率。与传统的光复用方案（如 TDM、WDM 或 SDM）不同，HSM 不在物理或抽象上将通信传播空间分离为子信道。相反，HSM 通过允许脉冲包络下的光子波在同一空间中传播，从而因色散而散射和干涉，实现了一种 MIMO 通信范式。这使得 HSM 能够在发送端与接收端 SLM 的像素间形成光束，并优化光束以适应信道散射情况。通过这种方式，HSM 带来了速率增益，在最佳情况下使通信信息速率呈指数增长。