本發明涉及光通信，具體涉及一種偏振無關的空間光避障系統及方法。

背景技術：

1、隨著異構網絡對帶寬和高數據速率的需求不斷增長，空間光傳輸因其快速、安全、可靠的特點，被廣泛認為是下一代高速無線通信技術。

2、目前，電磁頻譜的射頻頻段在容量上受到限制，并且大多數子頻段都是專屬的，價格高昂。與之相比，空間光鏈路具有更高的可用光帶寬，可以實現更快的通信速率。空間光通信使用激光作為載波，具有抗電磁干擾和保密性好的特點；使用的頻段高于300ghz，在全球范圍內屬于未受管制頻段，不需要額外費用；易于部署，可以重新安裝，無需專用光纖連接的成本。在man(metropolitan?area?network，城域網)擴展、lan(local?area?network，局域網)互聯、高清電視和醫療圖像/視頻傳輸、無線視頻監控、量子密鑰分發等應用領域空間光通信都極具吸引力。

3、空間光通信的一項主要限制是容易受到波束障礙的影響，障礙物通常與光束直徑具有相同的數量級，可能會導致功率損耗或鏈路中斷。

技術實現思路

1、本申請提供一種偏振無關的空間光避障系統及方法，可以處理任意偏振狀態的信號，同時使用瓶狀光束繞開指定位置的障礙物，保證信號傳輸的效率和質量。

2、第一方面，本申請實施例提供一種偏振無關的空間光避障系統，所述偏振無關的空間光避障系統包括：

3、光源；

4、雙偏振組件，其包括光路元件和空間光調制器，所述光路元件用于將所述光源輸出的入射光分成兩個偏振光，并轉換為所述空間光調制器可調制的目標偏振光，所述空間光調制器寫入有至少一進行傅里葉變化后的艾里環的復振幅，以對所述目標偏振光進行調制；

5、透鏡，其基于所述空間光調制器調制的目標偏振光，生成用于避障的瓶狀光束。

6、結合第一方面，在一種實施方式中，所述光路元件包括：

7、分光棱鏡，其用于接收所述光源輸出的入射光；

8、偏振分光棱鏡，其用于將所述分光棱鏡輸出的光束分成兩個正交的偏振光；

9、反射鏡組件，其包括第一支路和第二支路，所述第一支路上設有第一反射鏡，所述第一反射鏡用于將一偏振光直接輸入至所述空間光調制器，所述第一支路上設有第二反射鏡和半波片，所述第二反射鏡用于將另一偏振光輸入至半波片進行轉化，再輸入至所述空間光調制器；

10、所述反射鏡組件還用于接收所述空間光調制器調制后的光束，并通過所述分光棱鏡輸出至所述透鏡。

11、結合第一方面，在一種實施方式中，所述光源為準直光源，所述準直光源包括激光器和準直器。

12、第二方面，本申請實施例提供一種偏振無關的空間光避障方法，所述偏振無關的空間光避障方法包括：

13、利用所述雙偏振組件將光源輸出的入射光分成兩個偏振光，并轉換為所述空間光調制器可調制的目標偏振光；

14、利用所述空間光調制器調制目標偏振光，并通過透鏡生成瓶狀光束；

15、調節瓶狀光束瓶身的位置和大小，使得障礙物位于瓶狀光束內部且尺寸小于瓶身。

16、結合第二方面，在一種實施方式中，

17、所述艾里環的復振幅表達式為：其中，ai為艾里函數，r0(θ)為環形狀的極坐標表達式，r為極距，θ為極角，w為比例因子，a為衰減因子；

18、通過調整r0(θ)以改變瓶身的大小。

19、結合第一方面，在一種實施方式中，

20、當瓶身非圓形時，設置所述比例因子w為以使不同r0(θ)的光束可聚焦到同一點，其中，f為聚焦距離，k為波矢。

21、結合第二方面，在一種實施方式中，利用分光光柵，以使寫入所述空間光調制器的相位滿足：

22、其中，a為振幅，為相位，為光柵相位，mod表示取余。

23、結合第二方面，在一種實施方式中，還包括：

24、調整進行傅里葉變化的艾里環光場的位置來改變瓶身的位置，以適應障礙物的位置。

25、結合第二方面，在一種實施方式中，還包括：

26、通過調整透鏡的焦距，以改變瓶狀光束的角度。

27、結合第二方面，在一種實施方式中，將一方形艾里環和一圓形艾里環進行傅里葉變化后的復振幅，寫入所述空間光調制器，以實現空間光的空分復用。

28、本申請實施例提供的技術方案帶來的有益效果包括：

29、本申請中的偏振無關的空間光避障系統，利用雙偏振組件將光源輸出的入射光分成兩個偏振光，并轉換為空間光調制器可調制的目標偏振光；利用寫入有至少一進行傅里葉變化后的艾里環的復振幅的空間光調制器調制目標偏振光，并通過透鏡生成瓶狀光束；調節瓶狀光束瓶身的位置和大小，使得障礙物位于瓶狀光束內部且尺寸小于瓶身。

30、即本申請使用雙偏振組件將入射光分成兩個偏振光，然后分別處理這兩個分量，最后再將它們合并，可以減少偏振對系統性能的影響。從而可以處理任意偏振狀態的信號，同時使用瓶狀光束繞開指定位置的障礙物，保證信號傳輸的效率和質量。

技術特征：

1.一種偏振無關的空間光避障系統，其特征在于，所述偏振無關的空間光避障系統包括：

2.如權利要求1所述的偏振無關的空間光避障系統，其特征在于，所述光路元件包括：

3.如權利要求1所述的偏振無關的空間光避障系統，其特征在于：

4.一種利用權利要求1所述的偏振無關的空間光避障系統的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于，所述偏振無關的空間光避障方法包括：

5.如權利要求4所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于：

6.如權利要求5所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于：

7.如權利要求4所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于：

8.如權利要求4所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于，還包括：

9.如權利要求4所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于，還包括：

10.如權利要求4所述的偏振無關的空間光避障方法，其特征在于：

技術總結
本申請涉及一種偏振無關的空間光避障系統及方法，涉及光通信技術領域，偏振無關的空間光避障系統包括：光源；雙偏振組件，其包括光路元件和空間光調制器，光路元件用于將光源輸出的入射光分成兩個偏振光，并轉換為空間光調制器可調制的目標偏振光，空間光調制器寫入有至少一進行傅里葉變化后的艾里環的復振幅，以對目標偏振光進行調制；透鏡，其基于空間光調制器調制的目標偏振光，生成用于避障的瓶狀光束。本申請可以處理任意偏振狀態的信號，同時使用瓶狀光束繞開指定位置的障礙物，保證信號傳輸的效率和質量。

技術研發人員：蔡渝,陶金,吳冕,李臻,武霖
受保護的技術使用者：武漢郵電科學研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/20