[發明專利]光通信方法和系統

有效

• 申請號: 201680051906.3
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN109219934B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 安德魯·福爾貝斯;安哥拉·達德利;卡梅洛·瓜達盧佩·羅薩萊斯·古斯曼
• 申請（專利權）人: 約翰內斯堡威特沃特斯蘭德大學;CSIR公司
• 主分類號: H04J14/00
• 分類號: H04J14/00;H04J14/02;H04J14/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;楊林森

1.一種光通信方法，包括：

接收具有一個或更多個波長的至少一個入射光束；

使用第一光學元件作用于所接收到的入射光束來以獨立于所述入射光束的一個或更多個波長的方式創建單個復用光束，所述單個復用光束包括所述入射光束的每一個或更多個波長的預定數量的空間模式的復用，其中，所述預定數量的空間模式中的每一個具有至少兩個空間自由度；以及

將所述復用光束用于光通信，其中，所述空間模式被用作載波信道和比特編碼方案中的比特中的一者或兩者，其中，所述第一光學元件被編碼有能夠操作成與所述入射光束的一個或更多個波長無關地生成預定模式的單個全息圖，其中，所述單個全息圖是多個全息圖的疊加，其中，所述多個全息圖中的每一個具有與所述預定數量的模式中的每一個相對應的不同的載波頻率，并且其中，每個不同的載波頻率具有基本上鋸齒形的相位函數。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第一光學元件作用于所述單個入射光束以：

創建所述預定數量的空間模式，每個空間模式具有兩個空間自由度，其中，所述兩個空間自由度是空間模型中的兩個自由度；以及

在所述空間模式的創建期間向所述空間模式中的每一個應用相位梯度來產生光柵；以及

僅使用第一衍射級用于創建所述預定數量的空間模式。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述方法包括從包括笛卡爾對稱中拉蓋爾高斯光束的徑向指數和角向指數以及厄米-高斯光束的X軸指數和Y軸指數的組中選擇所述兩個空間自由度。

4.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述方法包括以數據攜帶光束的形式接收所述入射光束。

5.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第一光學元件對所述入射光束進行復振幅調制來以模式選擇性的但獨立于所述入射光束的波長的方式創建所述單個復用光束。

6.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述復用光束的每個模式和波長在傅立葉平面內空間上分離。

7.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述方法包括通過從包括自由空間和一個或更多個光纖的組中選擇的光信道發送所述單個復用光束。

8.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述第一光學元件選自包括衍射光學元件、非球面光學元件和純相位空間光調制器的組。

9.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中，所述方法包括：

接收所述單個復用光束；

使用第二光學元件作用于所接收到的單個復用光束來以獨立于其相關聯的波長的同時方式將所接收到的單個復用光束解復用為成分空間上分離的模式；以及

使用解復用的模式作為載波信道和比特編碼方案中的比特中的一者或兩者。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述方法包括使用所述第二光學元件對所述入射光束進行復振幅調制來以模式選擇性的但獨立于所述復用光束的波長的方式對所述復用光束進行解復用。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二光學元件選自包括衍射光學元件、非球面光學元件和純相位空間光調制器的組。

12.根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二光學元件被編碼有對所接收到的單個復用光束進行解復用的單個全息圖，其中，所述單個全息圖是與所述預定數量的模式相對應的多個全息圖的疊加，其中，所述多個全息圖中的每個全息圖具有匹配的空間頻率以與所述復用光束的波長無關地在空間上從單個復用光束分離特定模式，其中，每個空間頻率具有基本上鋸齒形的相位函數。

13.根據權利要求9所述的方法，其中，所述方法包括將所述單個復用光束從所述第一光學元件發送至所述第二光學元件。