一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法及系统技术方案

一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法及系统，涉及空间光通信领域，包括：下行链路，将伪随机编码加载在模拟光纤到户的波分复用光载波上，然后对相邻的波分复用信号去时间相关性，再经过偏振控制后正入射到超表面广播器上分为若干个光斑，通过调整入射到超表面广播器上光波的偏振态，使每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户；上行链路，每个用户接收到多个波长的波分信号并分配一个光载波，将伪随机编码加载在所述光载波上，经过偏振控制传输到超表面广播器件后，再经过准直后，对光信号进行探测和误码测试。本发明专利技术可以降低整个系统的复杂度。可以降低整个系统的复杂度。可以降低整个系统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法及系统


[0001]本专利技术涉及空间光通信领域，具体涉及一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展和科技的进步，智能手机，平板电脑等消费电子终端的宽带移动业务，以及构成物联网的众多设备之间的互联互动，使得对于无线通信的需求呈爆炸式的增长。新的移动频段如亚太赫兹也逐渐被开发和利用。然而持续指数增长的数据需求正在耗尽无线通信的频谱和能力。频率短缺和容量需求已经成为制约无线通信发展的最棘手的问题。
[0003]光频段拥有更大的带宽，可以为无线通信补充巨大的频谱资源，且不需要无线电频谱许可。光无线通信技术可以从拥挤的无线网络中卸载大量的业务负载，从而为如物联网之类的密集通信提供了良好的解决方案。采用红外光作为光无线通信的频段，需要对红外光束进行精确、独立的二维调控以满足链路信号传输到多用户终端。目前主要采用的主动光调控方法有微机电系统振镜、空间光调制器等传统光电器件，体积大、成本高、不易集成和系统传输角度受限，导致系统复杂。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法及系统，降低系统复杂度。
[0005]为达到以上目的，一方面，采取一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法，包括：
[0006]下行链路，将伪随机编码加载在模拟光纤到户的波分复用光载波上，然后对相邻的波分复用信号去时间相关性，再经过偏振控制后正入射到超表面广播器上分为若干个光斑，通过调整入射到超表面广播器上光波的偏振态，使每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户；
[0007]上行链路，每个用户接收到多个波长的波分信号并分配一个光载波，将伪随机编码加载在所述光载波上，经过偏振控制传输到超表面广播器件后，再经过准直后，对光信号进行探测和误码测试。
[0008]在一个实施例中，所述下行链路中，每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户之后，每个用户的光信号依次进行放大和滤波后，进行光信号探测和误码测试。
[0009]在一个实施例中，所述上行链路中，经过准直后的光信号先进行放大，再进行滤波，最后进行光信号探测和误码测试。
[0010]在一个实施例中，所述超表面广播器包括SOI晶圆和多个纳米砖，所述纳米砖在SOI晶圆表面整列分布，且部分纳米砖的转向不同；
[0011]纳米砖的转向根据所需反正光斑的分布，通过Gerchberg
‑
Saxton算法获得。
[0012]另一方面，提供一种双向可重构大容量超颖光广播通信系统，包括：
[0013]第一调制器，用于在下行链路中，将伪随机编码加载在模拟光纤到户的波分复用光载波上；
[0014]光学处理器组件，包括光学处理器和两个光学延迟线，用于在下行链路中对相邻的波分复用信号去时间相关性；
[0015]第一光纤放大器，对下行链路的光信号放大，
[0016]第一偏振控制器，用于调整下行链路中入射到超表面广播器上光波的偏振态；
[0017]第一环形器，用于将下行链路的光信号传输给准直器，还用于将上行链路的光信号传输给上行控制单元；
[0018]上行控制单元，用于对第一环形器输出的上行光信号进行探测和误码测试；
[0019]准直器，用于准直上行链路和下行链路的光信号；
[0020]超表面广播器，用于将下行链路的光信号分成不同的光斑，使每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户；还用于将上行链路中的光信号传给准直器；
[0021]第二调制器，用于在上行链路中，将伪随机编码加载在光载波上，光载波被分配给每个用户，每个用户接收到多个波长的波分信号；
[0022]第三光纤放大器，对第二调制器输出的光信号进行放大；
[0023]第二偏振控制器，调控上行链路光信号的偏振属性；
[0024]第二环形器，用于将上行链路的光信号传输给超表面广播器；还用于将下行链路的光信号传输给下行控制单元；
[0025]下行控制单元，用于对第二环形器输出的下行光信号进行探测和误码测试。
[0026]在一个实施例中，所述系统还包括：
[0027]第一半导体激光器，用于发射从波长1549.2nm至1551nm波长间隔25GHz的波分复用光载波来模拟光纤到户；
[0028]第一伪随机编码发生器，用于产生伪随机编码。
[0029]在一个实施例中，所述下行控制单元包括：
[0030]第一光纤放大器，用于将每个用户的下行光信号进行放大；
[0031]可调谐滤波器，用于对放大的光信号进行滤波；
[0032]第一可调谐光衰减器，用于调整光信号的光功率；
[0033]第一光电探测器，用于探测调整后的光信号；
[0034]第一误码仪，用于对第一光电探测器探测到的光信号进行误码测试。
[0035]在一个实施例中，所述系统还包括：
[0036]第二半导体激光器，用于发射上行链路的波分复用光载波；
[0037]第二伪随机码发生器，用于为上行链路的多个波分复用信号进行编码。
[0038]在一个实施例中，所述上行控制单元包括：
[0039]第四光纤放大器，用于将第一环形器输出的上行光信号进行放大；
[0040]第二可调谐光衰减器，用于调整该放大后光信号的光功率；
[0041]第二光电探测器，用于探测调整后的光信号；
[0042]第二误码仪，用于对第二光电探测器探测到的光信号进行误码测试。
[0043]在一个实施例中，所述超表面广播器包括SOI晶圆和多个纳米砖，所述纳米砖在SOI晶圆表面整列分布，并且部分纳米砖的转向不同；
[0044]纳米砖的转向根据所需反正光斑的分布，通过Gerchberg
‑
Saxton算法获得。
[0045]上述技术方案中的一个具有如下有益效果：
[0046]将超表面结构用于广播系统中，利用超表面广播器尺寸小、结构紧凑、以及制备成本低廉的优势，实现双向可重构大容量超颖光广播通信，降低了整个系统的复杂度，为高性能光无线通信系统和未来6G光网络架构提供了全新的途径。另外，超表面结构可以实现大角度的广场调控，调控能力更强。
附图说明
[0047]图1为双向可重构大容量超颖光广播通信系统示意图；
[0048]图2为两个用户分别分配不同波长作为上行光载波的光谱图；
[0049]图3为超表面广播器结构单元图；
[0050]图4为800μm显示下，超表面广播器上纳米砖的分布图；
[0051]图5为4μm显示下，超表面广播器上纳米砖的分布图；
[0052]图6为超表面广播器上纳米砖的整体分布图；
[0053]图7为通过cmos半导体工艺制备的超表面广播器的电镜图；
[0054]图8为超表面广播器在右本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向可重构大容量超颖光广播通信方法，其特征在于，包括：下行链路，将伪随机编码加载在模拟光纤到户的波分复用光载波上，然后对相邻的波分复用信号去时间相关性，再经过偏振控制后正入射到超表面广播器上分为若干个光斑，通过调整入射到超表面广播器上光波的偏振态，使每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户；上行链路，每个用户接收到多个波长的波分信号并分配一个光载波，将伪随机编码加载在所述光载波上，经过偏振控制传输到超表面广播器件后，再经过准直后，对光信号进行探测和误码测试。2.如权利要求1所述的双向可重构大容量超颖光广播通信方法，其特征在于，所述下行链路中，每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户之后，每个用户的光信号依次进行放大和滤波后，进行光信号探测和误码测试。3.如权利要求1所述的双向可重构大容量超颖光广播通信方法，其特征在于，所述上行链路中，经过准直后的光信号先进行放大，再进行滤波，最后进行光信号探测和误码测试。4.如权利要求1所述的双向可重构大容量超颖光广播通信方法，其特征在于，所述超表面广播器包括SOI晶圆和多个纳米砖，所述纳米砖在SOI晶圆表面整列分布，且部分纳米砖的转向不同；纳米砖的转向根据所需反正光斑的分布，通过Gerchberg
‑
Saxton算法获得。5.一种双向可重构大容量超颖光广播通信系统，其特征在于，包括：第一调制器，用于在下行链路中，将伪随机编码加载在模拟光纤到户的波分复用光载波上；光学处理器组件，包括光学处理器和两个光学延迟线，用于在下行链路中对相邻的波分复用信号去时间相关性；第一光纤放大器，对下行链路的光信号放大，第一偏振控制器，用于调整下行链路中入射到超表面广播器上光波的偏振态；第一环形器，用于将下行链路的光信号传输给准直器，还用于将上行链路的光信号传输给上行控制单元；上行控制单元，用于对第一环形器输出的上行光信号进行探测和误码测试；准直器，用于准直上行链路和下行链路的光信号；超表面广播器，用于将下行链路的光信号分成不同的光斑，使每个光斑有多个波长的波分复用信号一一分配给不同用户；还用于将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶金，尤全，刘子晨，邱英，李子乐，郑国兴，肖希，余少华，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：