Orbital Angular Momentum-based Space Division Multiplexing for High-capacity Underwater Optical Communications.
Orbital Angular Momentum-based Space Division Multiplexing for High-capacity Underwater Optical Communications.
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DOI：
10.1038/srep33306
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发表时间：
2016-09-12
影响因子：
4.6
通讯作者：
Willner AE
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ren Y;Li L;Wang Z;Kamali SM;Arbabi E;Arbabi A;Zhao Z;Xie G;Cao Y;Ahmed N;Yan Y;Liu C;Willner AJ;Ashrafi S;Tur M;Faraon A;Willner AE
为了提高水下光通信的系统容量，我们利用空间域同时传输多个正交空间波束，每个波束携带独立的数据通道。在本文中，我们通过单个孔径复用和传输四个绿色轨道角动量 (OAM) 光束，展示了高达 40 Gbit/s 的链路。此外，我们研究了散射/浊度、水流和热梯度引起的湍流的退化效应，我们发现热梯度造成的扭曲最多，而浊度造成的损失最多。我们展示了使用两种不同数据生成技术的系统结果，一种是在 1064 nm 处产生 10 Gbit/s/光束，另一种在 520 nm 处产生 1 Gbit/s/光束；我们使用这两种技术，因为目前的数据调制技术对于红外 (IR) 的速度比对于绿光的速度更快。对于 40 Gbit/s 链路，数据在 IR 中进行调制，并使用专门设计的超表面相位掩模在绿色中执行 OAM 压印。对于 4 Gbit/s 链路，直接调制绿色激光二极管。最后，我们表明可以使用多通道均衡处理来减轻由热梯度引起的通道间串扰。
To increase system capacity of underwater optical communications, we employ the spatial domain to simultaneously transmit multiple orthogonal spatial beams, each carrying an independent data channel. In this paper, we show up to a 40-Gbit/s link by multiplexing and transmitting four green orbital angular momentum (OAM) beams through a single aperture. Moreover, we investigate the degrading effects of scattering/turbidity, water current, and thermal gradient-induced turbulence, and we find that thermal gradients cause the most distortions and turbidity causes the most loss. We show systems results using two different data generation techniques, one at 1064 nm for 10-Gbit/s/beam and one at 520 nm for 1-Gbit/s/beam; we use both techniques since present data-modulation technologies are faster for infrared (IR) than for green. For the 40-Gbit/s link, data is modulated in the IR, and OAM imprinting is performed in the green using a specially-designed metasurface phase mask. For the 4-Gbit/s link, a green laser diode is directly modulated. Finally, we show that inter-channel crosstalk induced by thermal gradients can be mitigated using multi-channel equalisation processing.
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影响因子：
--
作者：
Ata, Yalcin;Baykal, Yahya
通讯作者：
Baykal, Yahya
影响因子：
3.8
作者：
Baghdady, Joshua;Miller, Keith;Johnson, Eric G.
通讯作者：
Johnson, Eric G.
影响因子：
3.8
作者：
Gibson, G;Courtial, J;Franke-Arnold, S
通讯作者：
Franke-Arnold, S
影响因子：
3.6
作者：
Dar, Ronen;Feder, Meir;Shtaif, Mark
通讯作者：
Shtaif, Mark
DOI：
10.1364/josaa.31.000920
发表时间：
2014-05-01
影响因子：
1.9
作者：
Cox, William;Muth, John
通讯作者：
Muth, John