[發(fā)明專利]一種提高無(wú)線光通信系統(tǒng)性能的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010175037.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111355530B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李庶威;劉永雷;魏冬梅;梁春豪;陳濤;趙曰峰;蔡陽(yáng)健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/11
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/11;H04B10/07
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明提供了一種提高無(wú)線光通信系統(tǒng)性能的方法，步驟包括：建立通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端；將多組不同初始束腰半徑的渦旋光束從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩耍唤u旋光束軌道角動(dòng)量模型，獲取從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩说慕邮崭怕剩唤⒔邮崭怕孰S初始束腰半徑變化曲線圖；根據(jù)變化曲線圖中接收概率最大值所對(duì)應(yīng)的初始束腰半徑作為通信系統(tǒng)的發(fā)射光束的初始束腰半徑；能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的光束參數(shù)，有效降低傳輸距離對(duì)無(wú)線光通信的干擾，合理正確的選擇光束參數(shù)，提高無(wú)線光通信的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及提高通信系統(tǒng)性能的方法及裝置，尤其涉及一種提高無(wú)線光通信系統(tǒng)性能的方法及裝置。

背景技術(shù)

無(wú)線光通信與光纖通信不同，它是一種利用激光作為載體，大氣等作為傳輸介質(zhì)的通信方式，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多和多對(duì)多之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等雙向傳輸。由于其傳輸介質(zhì)是自由空間，所以不需要鋪設(shè)線路，通信方式更加靈活方便。此外，無(wú)線光通信還具有無(wú)需申請(qǐng)頻率、保密性強(qiáng)、通信容量大，成本低，易維護(hù)等特點(diǎn)。可以廣泛應(yīng)用在應(yīng)急通信、局域網(wǎng)擴(kuò)展、光纖通信備份等方面，而且有助于實(shí)現(xiàn)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，解決“最后一公里”通信問(wèn)題。

渦旋光束的每個(gè)光子都攜帶的軌道角動(dòng)量，其中l(wèi)為拓?fù)浜桑瓌t上拓?fù)浜煽梢匀o(wú)限大，軌道角動(dòng)量也可以無(wú)限大。所以利用軌道角動(dòng)量編碼可使光束攜帶更多的信息，提高通信容量。而且軌道角動(dòng)量模式之間相互正交、互不干擾，因此軌道角動(dòng)量模式之間的干擾較小，可靠性高。然而攜帶軌道角動(dòng)量的光束在大氣中傳輸時(shí)，會(huì)受到大氣湍流的影響。大氣中的氣體分子、氣溶膠和懸浮顆粒等會(huì)對(duì)光束產(chǎn)生吸收、散射作用，導(dǎo)致光束光強(qiáng)衰減、波前失真、軌道角動(dòng)量彌散等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象將會(huì)影響光束在大氣中的傳輸，最終降低無(wú)線光通信的性能。

眾所周知，隨著通信距離的增加，光束受到湍流的影響越來(lái)越大，通信性能也隨之降低。科研工作者提出增加光束波長(zhǎng)、增大接收孔徑等方式來(lái)減小光束的損失，但這些方式操作比較復(fù)雜，而且不能有效降低傳輸距離帶來(lái)的影響，更重要的是不能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的光束參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明在研究利用軌道角動(dòng)量編碼的無(wú)線光通信性能時(shí)，利用渦旋光束作為通信載體，借助螺旋譜表征無(wú)線光通信的性能，有效降低傳輸距離帶來(lái)的影響，能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的光束參數(shù)。

第一方面，本發(fā)明提供了一種提高無(wú)線光通信系統(tǒng)性能的方法，步驟包括：

將多組不同初始束腰半徑的渦旋光束從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩耍?/p>

建立渦旋光束軌道角動(dòng)量模型，獲取從發(fā)射端傳輸?shù)浇邮斩说慕邮崭怕剩?/p>

建立接收概率隨初始束腰半徑變化曲線圖；

根據(jù)變化曲線圖中接收概率最大值所對(duì)應(yīng)的初始束腰半徑作為通信系統(tǒng)的發(fā)射光束的初始束腰半徑。

第二方面，本發(fā)明提供了一種采用如第一方面所述方法的裝置，包括:發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括依次連接的光電轉(zhuǎn)換器、激光器和可調(diào)發(fā)射光闌；所述接收端包括相互連接的可調(diào)接收光闌和光電探測(cè)器。

與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明具備以下有益效果：

1、本發(fā)明利用渦旋光束作為通信載體，借助螺旋譜表征無(wú)線光通信的性能，有效降低傳輸距離帶來(lái)的影響，能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的光束參數(shù)的方法，有效降低傳輸距離對(duì)無(wú)線光通信的干擾，合理正確的選擇光束參數(shù)，提高無(wú)線光通信的性能。

2、本發(fā)明通過(guò)設(shè)定的初始束腰半徑作為通信系統(tǒng)的發(fā)射光束的初始束腰半徑，有效降低大氣中的氣體分子、氣溶膠和懸浮顆粒等會(huì)對(duì)光束產(chǎn)生吸收、散射作用，導(dǎo)致光束光強(qiáng)衰減、波前失真、軌道角動(dòng)量彌散等現(xiàn)象，方式操作比較簡(jiǎn)單，具有無(wú)需申請(qǐng)頻率、保密型強(qiáng)、通信容量大，成本低，易維護(hù)特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明