[發(fā)明專利]奇點(diǎn)光束收發(fā)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110698777.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113541803B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋俊峰;支自毫;李盈祉;陳柏松;張藍(lán)萱;李雪妍;郜峰利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/40
• 分類號(hào): H04B10/40;H04B10/50;H04B10/532;H04B10/548;H04B10/60
• 代理公司: 長(zhǎng)春中科長(zhǎng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發(fā)明涉及一種奇點(diǎn)光束收發(fā)系統(tǒng)，包括：發(fā)射模塊和接收模塊，發(fā)射模塊包括：分束器、發(fā)射端相位控制單元、環(huán)狀發(fā)射器、第一光波導(dǎo)陣列、第二光波導(dǎo)陣列；接收模塊包括：環(huán)狀接收器、接收端光相位控制單元、合束器、光電探測(cè)器、第三光波導(dǎo)陣列。本發(fā)明通過(guò)將奇點(diǎn)光束的發(fā)射模塊和接收模塊集成到同一系統(tǒng)上簡(jiǎn)化了整個(gè)收發(fā)過(guò)程，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中元件尺寸過(guò)大的問(wèn)題，還能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射模塊產(chǎn)生階次可調(diào)諧的奇點(diǎn)光束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種奇點(diǎn)光束收發(fā)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

奇點(diǎn)光學(xué)被認(rèn)為是現(xiàn)代光學(xué)的一個(gè)新分支,研究的對(duì)象是具有奇異性的光場(chǎng)。該類光場(chǎng)在傳輸過(guò)程能維持光學(xué)奇點(diǎn)的存在,而光學(xué)奇點(diǎn)的存在會(huì)導(dǎo)致奇點(diǎn)零光強(qiáng)。光學(xué)奇點(diǎn)是指光場(chǎng)中物理參數(shù)無(wú)法被定義的點(diǎn),因此該點(diǎn)的光強(qiáng)或者振幅必須要等于零,才能使其具有物理存在性。奇點(diǎn)光學(xué)包括攜帶有相位奇點(diǎn)(Phase Singularity)的相位渦旋光束，通常稱為渦旋光束；攜帶有偏振奇點(diǎn)(Polarization Singularity)的偏振渦旋光束，通常稱為矢量光束；以及同時(shí)攜帶二者的矢量渦旋光束。其中渦旋光束和矢量渦旋光束攜帶有光子軌道角動(dòng)量(Orbital Angular Momentum,OAM)，也被稱為OAM光束，由于其獨(dú)特的特性，OAM光束在光學(xué)微操控，光學(xué)捕獲，超分辨率成像，大容量光通信等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用；矢量光束(Vector Beams,VB)在激光加工，單分子光譜，電子和粒子加速等方面也有著重要的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的生成奇點(diǎn)光束的方式有，叉形光柵法，螺旋相位片法(Spiral PhasePlate,SPP)，組合透鏡法，q波片法，液晶空間光調(diào)制器法(Spatial light modulators,SLM)等方法。它們存在著尺寸大，難集成，測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜等不足，嚴(yán)重限制了奇點(diǎn)光束在小尺寸領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，現(xiàn)存的奇點(diǎn)光束的發(fā)射和接收系統(tǒng)是分離的，因此在發(fā)射出奇點(diǎn)光束后，需要搭建復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)才能確定該光束的特性，這進(jìn)一步增加了探索奇點(diǎn)光束特性的難度。所以如何將發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)集成在一起，是研究奇點(diǎn)光束的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種奇點(diǎn)光束收發(fā)系統(tǒng)。

奇點(diǎn)光束收發(fā)系統(tǒng)，包括：發(fā)射模塊和接收模塊；所述發(fā)射模塊包括：分束器、用于調(diào)制相位的發(fā)射端相位控制單元、環(huán)狀發(fā)射器、第一光波導(dǎo)陣列、第二光波導(dǎo)陣列；所述接收模塊包括：環(huán)狀接收器、用于解調(diào)相位的接收端相位控制單元、第三光波導(dǎo)陣列。

激光經(jīng)所述分束器分束后進(jìn)入所述第一光波導(dǎo)陣列，所述第一光波導(dǎo)陣列與所述發(fā)射端相位控制單元相連接，所述光束經(jīng)相位調(diào)制后經(jīng)所述第二光波導(dǎo)陣列傳送進(jìn)入所述環(huán)狀發(fā)射器產(chǎn)生奇點(diǎn)光束，并將所述奇點(diǎn)光束傳送至所述接收模塊。

所述環(huán)狀接收器接收到所述奇點(diǎn)光束后，將所述奇點(diǎn)光束傳送至所述接收端相位控制單元，進(jìn)行相位解調(diào)后經(jīng)所述第三光波導(dǎo)陣列輸出。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射端相位控制單元為發(fā)射端相位控制器時(shí)，所述第一光波導(dǎo)陣列與所述發(fā)射端相位控制器相連接。

所述發(fā)射端相位控制單元為發(fā)射端延時(shí)器時(shí)，所述第一光波導(dǎo)陣列與所述發(fā)射端延時(shí)器相連接。

所述發(fā)射端相位控制單元為所述發(fā)射端相位控制器和所述發(fā)射端延時(shí)器時(shí)，所述第一光波導(dǎo)陣列依次與所述發(fā)射端相位控制器、所述發(fā)射端延時(shí)器相連接。

所述接收端相位控制單元為接收端延時(shí)器時(shí)，所述環(huán)狀接收器與所述接收端延時(shí)器相連接。

所述接收端相位控制單元為接收端光相位控制器時(shí)，所述環(huán)狀接收器與所述接收端光相位控制器相連接。

所述接收端相位控制單元為所述接收端延時(shí)器和接收端光相位控制器時(shí)，所述環(huán)狀接收器依次與所述接收端延時(shí)器、所述接收端光相位控制器相連接。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射端相位控制器、所述接收端光相位控制器為熱光效應(yīng)的相位調(diào)制器或載流子色散效應(yīng)的相位調(diào)制器。