Пространственное мультиплексирование на основе орбитального углового момента для высокоемкостной подводной оптической связи

Для увеличения пропускной способности подводных оптических систем связи используется пространственная область для одновременной передачи нескольких ортогональных пространственных пучков, каждый из которых несет независимый канал данных. В данной работе продемонстрирована линия связи со скоростью передачи данных до 40 Гбит/с путем мультиплексирования и передачи четырех зеленых пучков с орбитальным угловым моментом (OAM) через одну апертуру. Кроме того, исследовано негативное влияние рассеяния и мутности, течений воды, а также турбулентности, обусловленной температурными градиентами; установлено, что температурные градиенты вызывают наибольшие искажения, тогда как мутность приводит к наибольшим потерям. Представлены результаты для системы с использованием двух различных методов генерации данных: один работает на длине волны 1064 нм и обеспечивает скорость 10 Гбит/с на пучок, а другой — на длине волны 520 нм и обеспечивает скорость 1 Гбит/с на пучок. Оба метода используются потому, что современные технологии модуляции данных работают быстрее в инфракрасном (ИК) диапазоне, чем в зеленой области спектра. В линии связи со скоростью 40 Гбит/с данные модулируются в ИК-диапазоне, а формирование орбитального углового момента выполняется в зеленой области спектра с использованием специально разработанной фазовой маски на основе метаповерхности. В линии связи со скоростью 4 Гбит/с непосредственно модулируется зеленый лазерный диод. Наконец, показано, что межканальные перекрестные помехи, обусловленные температурными градиентами, можно уменьшить с помощью многоканальной эквализации.