基于多模自动功率高效导频辅助光电束混合的湍流鲁棒相干自由空间光通信
光学
2021-01-26 v1 信号处理
摘要
大气湍流通常限制自由空间光(FSO)通信，而在实现高灵敏度且频谱高效的相干检测时，该问题被严重加剧。具体而言，湍流诱导功率从发射的高斯模耦合到高阶拉盖尔-高斯(LG)模，导致与单模本振(LO)混合的功率显著下降。作为替代，我们发射一个频率偏移的高斯导频音调与数据信号一同传输，使得二者经历相似的湍流与模功率耦合。随后，光电探测器(PD)将所有对应光束模对进行光电混合。在混合过程中，导频音调所经历湍流的一个共轭被自动生成并补偿数据所经历的湍流，且几乎所有同阶对应模均高效混合。我们演示了一个 12-Gbit/s 的 16-正交振幅调制(16-QAM)偏振复用(PolM) FSO 链路，其对仿真湍流表现出鲁棒性。对于湍流 D/r_0~5.5 的实验结果显示，相较于传统相干接收机，混合功率损耗降低多达约 20 dB。因此，我们的方法自动恢复几乎全部捕获的数据功率，从而实现高性能相干 FSO 系统。
引用
@article{arxiv.2101.09967,
title = {Turbulence-Resilient Coherent Free-Space Optical Communications using Automatic Power-Efficient Pilot-Assisted Optoelectronic Beam Mixing of Many Modes},
author = {Runzhou Zhang and Nanzhe Hu and Huibin Zhou and Kaiheng Zou and Xinzhou Su and Yiyu Zhou and Haoqian Song and Kai Pang and Hao Song and Amir Minoofar and Zhe Zhao and Cong Liu and Karapet Manukyan and Ahmed Almaiman and Brittany Lynn and Robert W. Boyd and Moshe Tur and Alan E. Willner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.09967},
year = {2021}
}