我國光纖軌道角動量光通信取得系列研究進展

　　ICCSZ訊   隨著信息時代的飛速發(fā)展，人們對通信容量的需求急劇增長，現(xiàn)有光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求。為了解決通信容量危機，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。其中，光纖軌道角動量(OrbitalAngularMomentum,OAM)光通信為此提供了一條潛在解決途徑。

　　武漢光電國家實驗室王健教授領(lǐng)導的多維光子學實驗室(MDPL：Multi-DimensionalPhotonicsLaboratory)在光纖OAM通信方面開展了廣泛研究，并取得了一系列進展。

　　為了實現(xiàn)高速、大容量、高頻譜效率、穩(wěn)定的OAM傳輸，王健團隊設(shè)計了多種新型的OAM光纖結(jié)構(gòu)。首先，在王健教授指導下，博士生李樹輝設(shè)計了支持OAM復用傳輸?shù)亩喹h(huán)多OAM光纖結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)Pbit/s量級的OAM復用提供了可能。相關(guān)研究成果以論文“Acompacttrench-assistedmulti-orbital-angular-momentummulti-ringfiberforultrahigh-densityspace-divisionmultiplexing(19rings×22modes)”發(fā)表在ScientificReports上。此外，博士生李樹輝還設(shè)計了支持OAM傳輸?shù)某＼壍澜莿恿抗饫w結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可以增大OAM模式的有效模式面積、降低光纖非線性，為長距離大功率傳輸OAM模式提供了一個新選擇。該工作以論文“Supermodefiberfororbitalangularmomentum(OAM)transmission”發(fā)表在OpticsExpress上。

　　圖1(a)多環(huán)多OAM光纖結(jié)構(gòu)(b)超模OAM光纖結(jié)構(gòu)

　　同時，在光纖OAM復用傳輸實驗上，王健教授團隊也取得了一定進展。在王教授指導下，通過與烽火藤倉科技有限公司合作，博士生王安東、朱龍和劉俊等人成功演示了OAM空分復用和時分復用結(jié)合的混合無源光網(wǎng)絡(luò)。這項技術(shù)有望在將來大容量無源光網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。相關(guān)成果以論文“Demonstrationofhybridorbitalangularmomentummultiplexingandtime-divisionmultiplexingpassiveopticalnetwork”發(fā)表在OpticsExpress上。博士生王安東、朱龍和劉俊是該論文的共同第一作者。

　　圖2OAM空分復用和時分復用結(jié)合的混合無源光網(wǎng)絡(luò)

　　OAM模式轉(zhuǎn)換器是OAM光通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，王健教授團隊在深入分析光纖OAM模式特點的基礎(chǔ)上提出了兩種新型OAM模式轉(zhuǎn)換器。首先，在王健教授指導下，博士生方良提出了基于螺旋光柵的新型OAM模式轉(zhuǎn)換器，該器件可以靈活的實現(xiàn)OAM模式的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、交換等功能，并以論文“Flexiblegeneration/conversion/exchangeoffiber-guidedorbitalangularmomentummodesusinghelicalgratings,”發(fā)表在OpticsLetters上。此外，在王健教授指導下，通過與烽火藤倉科技有限公司合作，博士生李樹輝成功演示了基于少模光纖的全光纖OAM模式轉(zhuǎn)換器。該器件可以實現(xiàn)入射高斯模式到OAM模式或LP模式的選擇性激發(fā)，且具有操作靈活、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)勢。相關(guān)研究成果以論文“Controllableall-fiberorbitalangularmomentummodeconverter,”發(fā)表在OpticsLetters上。此工作發(fā)表后，引起了廣泛關(guān)注、入選當月官網(wǎng)熱點下載Top10(排名第二)。

　　圖3(a)螺旋光柵結(jié)構(gòu)(b)全光纖OAM模式轉(zhuǎn)換器