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基于光载无线技术的毫米波轨道角动量多维联合调制/解调研究
引用本文:余振良,刘俊敏,吴昊天,易俊,陈书青,李瑛,陈林. 基于光载无线技术的毫米波轨道角动量多维联合调制/解调研究[J]. 光电子.激光, 2018, 29(1): 44-51
作者姓名:余振良  刘俊敏  吴昊天  易俊  陈书青  李瑛  陈林
作者单位:深圳大学 二维材料光电科技国际联合实验室,教育部和广东省光电设备与系统重点实 验室,广东 深圳 518060 ;湖南大学 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长 沙 410082,深圳大学 二维材料光电科技国际联合实验室,教育部和广东省光电设备与系统重点实 验室,广东 深圳 518060,湖南大学 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长 沙 410082,湖南大学 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长 沙 410082,深圳大学 二维材料光电科技国际联合实验室,教育部和广东省光电设备与系统重点实 验室,广东 深圳 518060,深圳大学 二维材料光电科技国际联合实验室,教育部和广东省光电设备与系统重点实 验室,广东 深圳 518060,湖南大学 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长 沙 410082
基金项目:国家自然科学基金(61575127,2)、广东省自然科学基金(2016A030310065,4A030310279)、广东省科技计划(2016B 050501005)、广东教育厅自然科学基金(2015KTSCX124,2015KQNCX146)、 深圳科技基础研究(JCYJ20150324141711651,JCYJ20160422152152634,JCYJ2016032814464)和深圳大学自然科学基金(000059,2016031)资助项目 (1.深圳大学 二维材料光电科技国际联合实验室,教育部和广东省光电设备与系统重点实验室,广东 深圳 518060; 2.湖南大学 微纳光电器件及应用教育部重点实验室,湖南 长沙 410082)
摘    要:提出了一种基于光载无线(ROF)技术的W波段涡旋毫 米波生成及轨道角动量(OAM)多维联合调制 /解调方法。采用ROF技术在光域对微波源进行倍频生成W 波段光学毫米波,并通 过集成光调制 器对光学毫米波的相位和幅度进行调控。通过合理调控圆环天线阵列(CAAs)的辐射毫米波 相移,从而实 现涡旋毫米波的生成以及状态切换。同时,设计了64阶OAM、幅度和 相位的三维联合调制格式, 并通过模拟仿真,成功实现了75Gbit/s高阶联合调制信号的调制/解 调。研究结果表明,OAM 作为一个新 的物理维度不仅可以通过复用来实现传输容量密度的提升,同时也可以作为调制手段实现 传输容量的提 升,在提高无线频谱效率以及保密通信中具有重要的潜在应用价值。

关 键 词:轨道角动量(OAM)   电磁涡旋   光载无线(ROF)技术
收稿时间:2017-04-12

Study of multi-dimension modulation/demodulation of millimeter wave orbi tal angular momentum based on radio-over-fiber technology
YU Zhen-liang,LIU Jun-min,WU Hao-tian,YI Jun,CHEN Shu-qing,LI Ying and CHEN Lin. Study of multi-dimension modulation/demodulation of millimeter wave orbi tal angular momentum based on radio-over-fiber technology[J]. Journal of Optoelectronics·laser, 2018, 29(1): 44-51
Authors:YU Zhen-liang  LIU Jun-min  WU Hao-tian  YI Jun  CHEN Shu-qing  LI Ying  CHEN Lin
Affiliation:International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Sc ience and Technology,Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Min istry of Education and Guangdong Province,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;Key Laboratory of Micro-Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education,Hunan University, Changsha 410082,China,International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Sc ience and Technology,Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Min istry of Education and Guangdong Province,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China,Key Laboratory of Micro-Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education,Hunan University, Changsha 410082,China,Key Laboratory of Micro-Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education,Hunan University, Changsha 410082,China,International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Sc ience and Technology,Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Min istry of Education and Guangdong Province,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China,International Collaborative Laboratory of 2D Materials for Optoelectronics Sc ience and Technology,Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Min istry of Education and Guangdong Province,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China and Key Laboratory of Micro-Nano-Optoelectronic Devices of Ministry of Education,Hunan University, Changsha 410082,China
Abstract:In this paper,we propose a method to generate millimeter-wave (mm-w ave) vortex and a communication scheme for W-band mm-wave orbital angular momentum (OAM) multi- dimension modulation and demodulation based on radio-over-fiber (ROF) technology.We empl oy ROF technology in the light field to generate W-band optical mm-wave by frequency multiplicat ion,and we regulate phase and amplitude of the optical mm-wave in the integrated optical modulator.By adj usting the phase shift of mm-wave radiated by circular array antennas,we can achieve the generation and state switching of mm-wave vortex.Meanwhile,we also design a 64-order three-dimensional modu lation format consisting of OAM,phase and amplitude.And through the simulation,the modulation and demo dulation of 75Gbit/s high order joint modulation signal are realized successfully.The results show th at the OAM as a new physical dimension can not only be used to improve the transmission capacity density by m ultiplexing,but also be used to improve the transmission capacity as a modulatio n means.And it has important potential application value in improving wireless spectrum efficiency and secure communica tion.
Keywords:orbital angular momentum (OAM)   electromagnetic vortex   radio-over-fiber (ROF) technology
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