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超颖表面结构实现高密度分数阶轨道角动量光通信的研究
结题报告
批准号:
11574001
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
王健
依托单位:
学科分类:
A2210.与光学有关的交叉领域
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
施雷、于源、李树辉、杜竫、朱龙、刘俊、赵一凡、周南、李旭辉
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中文摘要
轨道角动量是一个基本物理量。在物理学和光通信学科交叉领域,将轨道角动量引入光通信可以提供新维度资源,有望解决光波已有维度资源开发殆尽而显现的容量危机。本项目通过对轨道角动量光通信新机制、新器件、新技术和新应用的探索研究,旨在实现高分辨、宽带宽、低损耗、可扩展、高效率和高密度的分数阶轨道角动量光通信。项目围绕“如何实现轨道角动量光子集成收发”和“如何实现多个轨道角动量高效(解)复用”两大关键问题展开,深入开展高密度分数阶轨道角动量光通信的理论基础、核心器件、关键技术及系统应用研究。首先,提出利用超颖表面结构对光场空间幅度和相位进行操控并进行基础理论及特性研究;其次,设计研制轨道角动量超颖表面结构光子集成器件;然后,研究多轨道角动量高效同步(解)复用和并行检测关键技术及高密度分数阶轨道角动量光通信的关键技术;最后,利用研制的超颖表面结构光子集成器件开展高密度分数阶轨道角动量光通信系统实验研究。
英文摘要
Orbital angular momentum (OAM) is a fundamental physical quantity. In the interdisciplinary research areas between physics and optical communications, it is possible to provide a new dimension resource by introducing OAM into optical communications, which might address the capacity crunch due to the excessive exploitation of all existing dimensions of optical waves. In this project, by exploring new mechanisms, new devices, new technologies, and new applications in the fields of OAM optical communications, it is intended to achieve fractional OAM optical communications with high resolution, broad bandwidth, low loss, good scalability, high efficiency, and high density. The research works start from two key scientific issues: how to implement the integrated transmitter and receiver of OAM and how to achieve high efficiency (de)multiplexing of multiple OAMs. Deep researches are carried out focusing on the basic theories, core devices, key technologies, and system applications of high density fractional OAM communications. Firstly, the manipulation of amplitude and phase of spatial optical filed utilizing metasurface structures is proposed and the basic theories and characteristics are studied. Secondly, the OAM photonic integrated devices based on metasurface structures are designed and fabricated. Thirdly, two key technologies are investigated: 1) high efficiency simultaneous (de)multiplexing and parallel detection of multiple OAMs; 2) high density fractional OAM communications. Finally, using the fabricated photonic integrated devices based on metasurface structures, system experiments of high density fractional OAM communications are studied.
为解决光通信新容量危机器件技术难题,利用超颖表面结构操控光场空间幅度和相位,实现高分辨、宽带宽、低损耗、可扩展、高效率、高密度的分数阶轨道角动量光通信,主要研究内容包括:..1、轨道角动量超颖表面结构光子集成器件设计研制.研究了全电介质椭圆超颖表面结构可见光和近红外轨道角动量光束产生和检测;基于反射超颖表面结构实验产生中红外轨道角动量光束;光纤端面金属超颖表面结构产生高阶线偏振模式;光纤端面超颖表面结构产生轨道角动量模式;偏振多样宽带轨道角动量光束硅基产生器。..2、多轨道角动量高效同步(解)复用和并行检测.提出了一种新型轨道角动量模式(解)复用方案,采用小波变换思想扩展对数极坐标变换,构造了类小波共形映射,可对轨道角动量模式进行低串扰(解)复用。进一步实验实现了轨道角动量模分复用系统,实现了10-Gbaud的QPSK信号传输。..3、高密度分数阶轨道角动量光通信实验.研究了轨道角动量小数阶模式复用通信,结合MIMO均衡和LDPC编码,实验实现了10-Gbaud的QPSK/16-QAM信号在四种小数阶间隔下(0.6、0.4、0.2、0.1)的2个轨道角动量复用通信。..4、超颖表面结构轨道角动量光通信系统实验.研究了金属V字形天线超颖表面产生多轨道角动量光束信息广播;研究了全电介质椭圆超颖表面产生贝塞尔光束和轨道角动量光束信息广播;实验实现了电介质超颖表面结构轨道角动量光信息传输。..发表SCI论文60篇,其中Science Advances 1篇、Light Sci. Appl. 1篇、Optica 1篇、Laser Photon. Rev. 1篇、ACS Photon. 1篇、Opt. Express 20篇、Opt. Lett. 12篇、Sci. Rep. 7篇、Appl. Phys. Lett. 2篇、Phys. Rev. A 1篇、Photon. Res. 2篇(1篇特邀)、J. Lightwave Technol. 1篇、Chin. Opt. Lett. 2篇(特邀)、Opt. Commun. 1篇(特邀)、 IEEE J. Quantum Electron. 2篇、IEEE Photon. J. 1篇、J. Opt. 1篇、Appl. Sci. 1篇(特邀)。授权国家发明专利6项。..研究成果(核心器件和关键技术)对实现光通信可持续扩容具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Characterization of LDPC-coded orbital angular momentum modes transmission and multiplexing over a 50-km fiber
50 公里光纤上 LDPC 编码轨道角动量模式传输和复用的表征
DOI:10.1364/oe.24.011716
发表时间:2016-05-30
期刊:OPTICS EXPRESS
影响因子:3.8
作者:Wang, Andong;Zhu, Long;Wang, Jian
通讯作者:Wang, Jian
DOI:10.1109/jlt.2018.2839710
发表时间:2018-08
期刊:Journal of Lightwave Technology
影响因子:4.7
作者:Jiaxiong Li;Chengkun Cai;Jiangbing Du;Shoulin Jiang;Lin Ma;Lulu Wang;Long Zhu;Andong Wang;
通讯作者:Jiaxiong Li;Chengkun Cai;Jiangbing Du;Shoulin Jiang;Lin Ma;Lulu Wang;Long Zhu;Andong Wang;
DOI:10.1364/ol.41.001482
发表时间:2016-04
期刊:Optics letters
影响因子:3.6
作者:Shuhui Li;Jian Wang
通讯作者:Shuhui Li;Jian Wang
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Science China Physics, Mechanics&Astronomy
影响因子:--
作者:Jian Wang
通讯作者:Jian Wang
Polarization-insensitive PAM-4-carrying free-space orbital angular momentum (OAM) communications
偏振不敏感的 PAM-4 承载自由空间轨道角动量 (OAM) 通信
DOI:10.1364/oe.24.004258
发表时间:2016-02-22
期刊:OPTICS EXPRESS
影响因子:3.8
作者:Liu, Jun;Wang, Jian
通讯作者:Wang, Jian
NOX1/4促进CD47转录表达诱导肺癌吞噬逃逸和放射治疗抵抗的机制研究
  • 批准号:
    82303831
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
仿生纳米酶Mn-MOF抗氧化并重塑施万细胞促进长距离周围神经再生的研究
  • 批准号:
    62261160388
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
基于硅光子集成芯片的大容量通信系统智能多维光信号处理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    100万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
基于偏振角分辨光谱分析的超薄膜在线测量方法与理论研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
基于高斯过程模型的高动态三维表面智能采样与重构方法研究
  • 批准号:
    51705178
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
轨道角动量叠加态多普勒效应提取多维矢量运动信息的研究
  • 批准号:
    11774116
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
利用轨道角动量实现信息操控的基础理论和关键技术研究
  • 批准号:
    11274131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    93.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
基于超快二阶非线性高速全光信息交换的新机理新技术研究
  • 批准号:
    61077051
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    46.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
40Gbit/s高速全光码型转换的新机理和新技术研究
  • 批准号:
    60577006
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
国内基金
海外基金