自由空间光学通信链路使用单个拉格尔-高斯光束,可调节的辐射和亚齐图斯空间索引,由集成的集中圆形天线阵列生成

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 自由空间光学通信自由空间光学通信
• 综合光子学 综合光子学

背景情况:

• 自由空间光通信链路对于高带宽数据传输至关重要.
• 拉格尔-高斯 (Laguerre-Gaussian,LG) 波束为光通信提供了独特的特性,但它们的生成和调可能是复杂的.
• 光子集成电路 (PIC) 提供了一个小型化和控制光学功能的平台.

研究的目的:

• 为了演示一个10 Gbit/s的自由空间通信链路.
• 使用一种新的光子集成电路生成可调整的拉盖尔-高斯 (Laguerre-Gaussian,LG) 束.
• 为了独立控制LG光束的辐射 (p) 和亚齐图斯 (l) 模态指数.

主要方法:

• 设计和制造了一个光子集成电路,其中有两个同心的均圆形天线阵列 (UCA).
• 通过在每个UCA内调整亚齐木斯相梯度来调整亚齐木斯模态指数 (l).
• 通过控制两个UCA之间的振幅比和相差来调整辐射模态指数 (p).
• 集成设备包括马赫-泽恩德干扰仪和相位变换器,用于精确的控制.

主要成果:

• 实现了LG光束的辐射 (p={0,1}) 和亚齐图斯 (l={0,+1}) 模态指数的独立调整.
• 产生的LG光束在不同的目标模式中表现出23%至38%的模式纯度.
• 一个功能性的10Gbit/s芯片到自由空间光学通信链接使用可调节的LG光束成功地被证明.

结论:

• 开发的光子集成电路可以生成可调节的LG光束,用于自由空间光通信.
• 这种方法提供了一种紧而可控的方法来操纵光束属性.
• 展示的10Gbit/s链接突显了集成可调节的LG光束在未来高速无线光学系统中的潜力.