一种CVB信道解复用系统、方法及多路同轴CVB通信系统与流程

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种cvb信道解复用系统、方法及多路同轴cvb通信系统。

背景技术：

在过去的几十年中，一系列技术的突破使得光纤容量以每四年约10倍的速率增长。因此，光纤传输技术迄今为止仍能够满足以指数形式增长的容量需求。但是近年来，随着移动互联网、云计算以及5g技术的兴起等，使得大型数据中心、超级计算机等超大型it设施作为信息的集散地，成为了明显的信息总量和信息密度增长热点。统计表明，互联网数据量遵循每年约60％的增加率。根据这一趋势，一般公认社会信息总量在今后10-30年预计将发生2-4个数量级的增长。而单模光纤受限于香侬极限，理论上单根光纤能传输最大的信道容量为100tbit/s，将不能满足大数据时代的容量需求。空分复用(sdm，space-divisionmultiplexing)能让同一个光波信号在不同的空间内得到重复利用，这能有效地增加光纤信道容量，有望突破光纤信道容量的极限。空分复用技术早在1979年以前就有过报道，直到近些年制造工艺的发展以及对信道容量需求的增长才越来越多的关注。这些制造工艺的发展包括了对光纤结构的改进以及光纤激光器的改进，使得这些开发手段能更好地利用空间域。为了能满足数据中心日益增长的容量需求，我们必须寻找新的技术满足大型it设施内部的芯片间、主板间和设备间短距离、大容量、低延时数据互联。利用空间正交模式的复用手段也能实现空分复用，这些空间正交模式不仅是不同的模式之间相互正交，也和传统的复用方式例如：时分复用、偏振复用、波分复用等相兼容。这些相互正交的模式可以由多种模式来表示，例如：轨道角动量(oam，orbitalangularmomentum)、圆柱矢量光束(cvbs，cylindricalvectorbeams)等。而圆柱矢量光束作为光纤的本征模，在光纤中具有传输稳定的特点，很适合在光纤中传输。它可以在不扩展系统带宽的前提下大幅度地提升光纤的信道容量。

圆柱矢量光束作为复用方式传送信息时，不同阶的圆柱矢量光束被用于不同的信道在传输信息。这些信道在空间上是交叠在一起的，因此通过接收端接收圆柱矢量光束的信息时，需要将信息从不同的信道解调出来。目前，各向异性的光学几何变换能实现对圆柱矢量光束的高效解复用，使得不同阶的圆柱矢量光束在不同位置汇聚成长条形光斑，这些长条形光斑将耦合到光纤中，实现信息传送。但是，上述的通过各向异性光学几何变换解复用圆柱矢量光束的方法，只能分离间隔3个阶数以上的圆柱矢量光束，若间距小于3个阶数的圆柱矢量光束会在解复用结果中交叠在一起，将无法实现分离，那么，通信复用系统无法使用上述的小阶数间距的圆柱矢量光束，并且，光学几何变换的解复用结果是长条形光斑，和光纤不匹配，导致光纤耦合会损失掉大部分能力。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种cvb信道解复用系统、方法及多路同轴cvb通信系统，用于解决相邻阶数的圆柱矢量光束在解复用中无法分离的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种cvb信道解复用系统，包括扇出光学几何变换器件和透镜组；

所述扇出光学几何变换器件包括复制解包器和相位校正器；

所述透镜组包括第一透镜、第二透镜和柱透镜；

所述复制解包器、所述第一透镜、所述相位校正器、所述第二透镜和所述柱透镜依次排布；

所述复制解包器，用于将n个目标圆柱矢量光束cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使m组所述圆弧形光斑入射到第一透镜中，其中，n为正整数，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb；

m为正奇数，m为目标cvb经过复制解包器形成的弧形光斑份数，m的值由复制解包器设计参数所决定；

所述第一透镜，用于将m组所述圆弧形光斑，在所述第一透镜的焦点处展开成m组弧形光斑，每组弧形光斑相互平行；

所述相位校正器，用于校正m组所述弧形光斑，获得m组矩形光斑，每组矩形光斑相互平行，并使m组所述矩形光斑入射到所述第二透镜中；

所述第二透镜，用于将m组所述矩形光斑聚焦汇聚成n条条形光斑；

所述柱透镜，用于将n条所述条形光斑压缩成n个圆形光斑，并将所述n个圆形光斑耦合到1×n的光纤阵列中，其中，所述n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同。

结合本发明第一方面，本发明第一方面的第一实施方式中，所述相位校正器位于第一透镜的焦点处；

所述柱透镜位于第二透镜的9/10焦距处；

所述复制解包器位于所述第一透镜的物方焦点处；

所述相位校正器位于所述第一透镜的像方焦点处；

所述光纤阵列位于所述柱透镜焦点处；

所述柱透镜焦距为所述第二透镜焦距的1/10。

结合本发明第一方面的第一实施方式，本发明第一方面的第二实施方式中，所述复制解包器，还用于：

将所述n个目标cvb切开，使其展开形成m个弧形光斑；

分别复制m个所述弧形光斑，形成m组圆弧形光斑；

将m组所述圆弧形光斑入射到所述第一透镜中。

结合本发明第一方面的第二实施方式，本发明第一方面的第三实施方式中，所述复制解包器切开n组所述上下对称的圆弧形光斑的方向相反。

结合本发明第一方面，本发明第一方面的第四实施方式中，所述扇出光学几何变换器件包括各向异性的液晶材料。

本发明实施例第二方面提供了一种cvb信道解复用方法，应用于上述第一方面的cvb信道解复用系统中，所述方法包括：

通过所述复制解包器，将n个目标cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使m组所述圆弧形光斑入射到第一透镜中，其中，n为正整数，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb；

m为正奇数，m为目标cvb经过复制解包器形成的弧形光斑份数，m的值由复制解包器设计参数所决定；

通过所述第一透镜，将m组所述圆弧形光斑，在所述第一透镜的焦点处展开成m组弧形光斑，每组弧形光斑相互平行；

通过所述相位校正器，校正m组所述弧形光斑，获得m组矩形光斑，每组矩形光斑相互平行，并使m组所述矩形光斑入射到所述第二透镜中；

通过所述第二透镜，将m组所述矩形光斑聚焦汇聚成n条条形光斑；

通过所述柱透镜，将n条所述条形光斑压缩成n个圆形光斑，并将所述n个圆形光斑耦合到1×n的光纤阵列中，其中，所述n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同。

结合本发明第二方面，本发明第二方面的第一实施方式中，通过所述复制解包器，将n个目标cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使m组所述圆弧形光斑入射到所述第一透镜中，包括：

将n个cvb切开，使m个环形分布的cvb展开形成m个弧形光斑；

分别复制m个所述弧形光斑，形成m组圆弧形光斑；

将m组所述圆弧形光斑入射到所述第一透镜中。

结合本发明第二方面的第一实施方式，本发明第二方面的第二实施方式中，所述复制解包器切开n组所述上下对称的圆弧形光斑的方向相反。

本发明实施例第三方面提供一种多路同轴cvb通信系统，包括cvb信道复用系统和上述第一方面的cvb信道解复用系统；

所述cvb信道复用系统包括：激光器、一分二光纤耦合器、掺铒光纤放大器、准直头、涡旋波片和分束镜；

所述激光器，用于产生激光光束；

所述一分二光纤耦合器，用于将一路光纤信号分成两路；

所述掺铒光纤放大器，用于放大所述激光光束；

所述准指头，用于将放大后的激光光束准直；

所述涡旋波片，用于产生n个不同阶cvb，其中，n为正整数，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb；

所述分束镜，用于将n个cvb合成同轴cvb，并将n个所述同轴cvb照射到复制解包器中；

所述cvb信道解复用系统对n个所述同轴cvb进行解复用处理，并将解复用结果耦合至1×n的光纤阵列中。

本发明实施例提供了一种cvb信道解复用系统，通过复制解包器接收n个目标cvb，并将其展开为m组圆弧形光斑，由于相邻阶cvb解复用的圆形光斑是明显分离开的，因此可以分离间距小于3个阶数的同轴cvb，避免解复用中的光束重叠问题，并且，使cvb展开后，以圆弧形光斑的形式入射到透镜组中进行解复用，则n个不同阶的同轴cvb的可以同时进行解复用，实现了多路信号复用和多路信号同时解复用的效果，具有较高的能量利用率；然后，由第二透镜输出解复用结果，即n条条形光斑，再由柱透镜将n条条形光斑压缩成n个圆形光斑，以使其耦合到1×n的光纤阵列中时，n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同，使得相邻阶cvb也能有效地分离开，有效地提高了cvb复用信道数，实现cvb解复用结果与光纤的匹配，减少光纤耦合的损耗，提高传输效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的cvb信道解复用系统的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的同轴环形光强分布的cvb的衍射图；

图3为本发明实施例一提供的1阶目标cvb加偏振片后的示意图；

图4为本发明实施例一提供的复制解包器的相干光干涉图；

图5为本发明实施例一提供的三阶目标cvb通过复制解包器的展开过程示意图；

图6为本发明实施例一提供的一阶目标cvb通过过复制解包器在第一透镜焦点处完全展开的示意图；

图7为本发明实施例一提供的相位校正器相干光干涉的示意图；

图8为本发明实施例一提供的1到4阶同轴cvb解复用结果经过第二透镜聚焦的示意图图；

图9为本发明实施例一提供的1到4阶同轴cvb解复用结果经过柱透镜聚焦后形成圆形光斑的示意图；

图10为本发明实施例一提供的光纤阵列在显微镜下的成像图；

图11为本发明实施例二提供的cvb信道解复用方法的实现流程示意图；

图12为本发明实施例三提供的多路同轴cvb通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种cvb信道解复用系统100，包括扇出光学几何变换器件10和透镜组20；

扇出光学几何变换器件10包括复制解包器11和相位校正器12。

透镜组20包括第一透镜21、第二透镜22和柱透镜23。

在本发明实施例中，光学几何器件的材料均由各向异性的液晶材料制作而成，即复制解包器和相位校正器均由各向异性的液晶材料制作而成。由于液晶材料具有几何相位，因此复制解包器也具有几何相位。液晶材料的几何相位采用琼斯矩阵表示具体如下：

其中，q表示液晶材料的几何相位的矩阵，α为液晶材料取向的相位。

在本发明实施例中，上述cvb信道解复用系统100各部分的位置关系如下：

复制解包器11、第一透镜21、相位校正器12、第二透镜22和柱透镜23依次排布，由n个目标cvb依次通过上述的部件，进行解复用；其中，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb，柱透镜，将处理后的解复用结果耦合到光纤阵列24中。

在具体应用中，通过设置相位校正器、第一透镜、第二透镜的位置，实现n个目标cvb的展开和校正。

在一个实施例中，相位校正器位于第一透镜的焦点处；柱透镜位于第二透镜的9/10焦距处；复制解包器位于第一透镜的物方焦点处；相位校正器位于第一透镜的像方焦点处；光纤阵列位于柱透镜焦点处；柱透镜焦距为第二透镜焦距的1/10。

其中，复制解包器和相位校正器分别位于第一透镜的物方焦点和像方焦点处，可以使得n个不同阶的同轴cvb展开充分，获取m组上下平行的弧形光斑，以便解复用之后形成的n条长条形光斑更好地平行排开。

需要说明的是，复制解包器也可以位于第一透镜的物方焦点处局部范围内，相位校正器也位于第一透镜的像方焦点处局部范围内，第二透镜的位置不作限定，柱透镜位于第二透镜焦距的9/10处，光纤阵列位于柱透镜焦点处。

以复制解包器参数m等于3为例，本发明实施例提供的cvb信道解复用系统的工作原理如下：

复制解包器、第一透镜、相位校正器和第二透镜依次放置，复制解包器将n个同轴cvb展开形成的3组上下对称的圆弧形光斑入射到第一透镜中，第一透镜将3组上下对称的圆弧形光斑进一步展开，以在第一透镜的焦点处完全展开形成3组上下平行的弧形光斑，相位校正器位于第一透镜的焦点处，可将3组上下平行的弧形光斑进行校正，校正成3组上下平行的矩形光斑，然后3组上下平行的矩形光斑入射到第二透镜中，第二透镜将该3组上下平行的矩形光斑聚焦汇聚成n条条形光斑，n条条形光斑相互平行，在第二透镜焦距的9/10处放置柱透镜，柱透镜焦距为所述第二透镜焦距的1/10，柱透镜则将n条条形光斑压缩成n个圆形光斑，而相邻阶cvb的条形光斑具有一定的间距，通过条形光斑的间距控制圆形光斑的间距，可以使其与光纤阵列的间距匹配。

在本发明实施例中，复制解包器11，用于将n个目标cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使m组圆弧形光斑入射到第一透镜中，其中，m是目标cvb经过复制解包器形成圆弧形光斑的份数由复制解包器设计参数所决定，m为正奇数，n为正整数。

在具体应用中，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb，具有同轴、多阶、环形分布的特点。

如图2所示，为同轴环形光强分布的cvb的衍射图，同轴环形光强分布的cvb的远场衍射图样为多个同心环亮斑，同轴环形光强分布的cvb由多个同心圆环叠展开而成，阶数越大圆环半径越大，同轴环形光强分布的cvb的阶数可以为1阶也可以为多阶，不同阶同轴环形光强分布的cvb的偏振分布不一样。

由于在同轴环形光强分布的cvb中加一个偏振片之后，会出现分瓣的现象，例如，请参阅图3，加偏振片之后的1阶目标cvb被分成两瓣，所分的瓣数是阶数的两倍且会随着偏振片一起转动，与偏振片同向转动的为负阶反之为正阶，因此可以通过cvb的偏振分布，区分同轴环形光强分布的cvb的阶数。

需要说明的是，n个cvb信道分别对应n个不同阶的cvb，n个cvb信道在空间上交叠在一起，n个同心环组成的n个cvb信道照射在复制解包器的光束即为n个不同阶的同轴cvb。cvb为具有圆柱对称偏振分布的光束，cvb的奇点是由于偏振分布引起的，采用琼斯矩阵表示cvb具体式子如下：

其中，m表示圆柱矢量光束的阶数，m的取值范围为所有整数值，表示方位角，φ0表示初始相位。用矩阵表示右旋圆偏振；表示左旋圆偏振，cvb可以分解成两个拓扑荷相反的左旋圆偏振和右旋圆偏振的轨道角动量。

根据琼斯矩阵，将cvb分成左旋圆偏振的轨道角动量和右旋圆偏振的轨道角动量，两个角动量的琼斯矩阵表达式为：

lcp和rcp分别表示左旋圆偏振的轨道角动量和右旋圆偏振的轨道角动量，m为cvb的阶数。

在一个实施例中，复制解包器11，还可以用于：

将n个目标cvb切开，使其展开形成m个弧形光斑；

分别复制m个弧形光斑，形成m组圆弧形光斑；

m是目标cvb经过复制解包器形成圆弧形光斑的份数由复制解包器设计参数所决定，其中m为正奇数；

将m组圆弧形光斑入射到第一透镜中。

由此可见，复制解包器不仅能将目标cvb展开为上下对称的圆弧，还能另外复制成m份完全一致的光斑，使得三组上下对称的圆弧光斑并行排开；而复制解包器将cvb展开的过程是一个逐渐展开的过程。

在一个实施例中，复制解包器切开n个目标cvb，使其展开形成m个弧形光斑的方向相反。

在具体应用中，当cvb入射到复制解包器时，左旋圆偏振、右旋圆偏振的轨道角动量与几何相位相互作用，具体可用下列式子表示：

m(x,y)elcp＝e0m(x,y)[1；j]＝e0e^j2α(x,y)[1；-j]＝e^j2α(x,y)ercp；

m(x,y)ercp＝e0m(x,y)[1；-j]＝e0e^-j2α(x,y)[1；j]＝e^-j2α(x,y)elcp；

其中，α为液晶材料取向的相位，左旋圆偏振光经过几何相位后变成右旋圆偏振光，右旋圆偏振光经过几何相位后变成左旋圆偏振光，该相互作用的结果中，相作用的相位是相反的，因此上下两部分的环形光斑展开的方向相反。

复制解包器中液晶材料取向的相位具体值如下：

其中，α1为复制解包器中取向的相位，λ为波长1550nm，f为第一透镜焦距为200mm，a＝d/2π，d为cvb经过复制解包器后展开的最大宽度，d为8mm，b的常数，具体值为2mm，m为复制的份数这里以m等于3为例，θ是扇出角度，gm是调整参数，为2.65718。

如图4所示，本发明实施例还示例性的示出了复制解包器的相干光干涉图。

如图5所示，本发明实施例还示例性的示出了三阶目标cvb通过复制解包器的展开过程，即三阶同轴环形分布的cvb通过复制解包器的展开过程；其中，三阶同轴环形分布的cvb与复制解包器的几何相位相互作用，复制解包器将cvb展开，在第一透镜最终展开形成三组上下对称的圆弧形光斑，第一透镜进一步将三组上下对称的圆弧形光斑展开，在第一透镜的焦点处形成三组上下平行的弧形光斑，复制解包器和第一透镜的配合操作，将三阶同轴环形分布的cvb充分展开形成三组上下平行的弧形光斑。

在本发明实施例中，第一透镜21，用于将m组圆弧形光斑，在第一透镜的焦点处展开成m组弧形光斑，每组弧形光斑相互平行。

如图6所示，本发明实施例还示例性的示出了一阶目标cvb经过复制解包器在第一透镜完全展开的图，可见弧形光斑的上下部分相位相反，且上下的弧形光斑也是平行且对称的。

在本发明实施例中，相位校正器12，用于校正m组弧形光斑，获得m组矩形光斑，每组矩形光斑相互平行，并使m组矩形光斑入射到第二透镜中。

如图7所示，仍以三阶同轴环形分布的cvb为例，本发明实施例还示例性的示出了相位校正器的相干光干涉图，可见，相位校正器具有上下对称的弧形相位，该弧形相位与cvb充分展开的弧形光斑相对应。相位校正器将三组上下平行的弧形光斑校正成三组上下平行矩形光斑，其中，相位校正器的数学表达式为：

其中，α2为相位校正器取向的相位，相位校正器与复制解包器有相同的参数值。m为复制光斑的份数，这里以m等于3为例，相同的参数值包括λ的值，f的值，a的值，b的值，为补偿相位，当m＝-1，0，1时为

在本发明实施例中，第二透镜22，用于将m组矩形光斑聚焦汇聚成n条条形光斑。

在具体应用中，不同阶数的同轴cvb，在聚焦汇聚成条形光斑后，相邻阶的条形光斑之间有一定的间距。

在具体应用中，cvb阶数越大，解复用形成的条形光斑距离中间光斑越远。

在本发明实施例中，仍以三阶同轴环形分布的cvb为例，三组上下平行的矩形光斑经第二透镜后汇聚成长条形光斑。而由于不同阶的cvb汇聚成条形光斑的梯度相位不一样，因此获取n个信道解复用之后形成的n条长条形光斑平行排开，条形光斑聚焦的位置由梯度相位决定，梯度相位的数学表达式为：

m为cvb的阶数，f2为第二透镜的焦距，tm为梯度相位，阶数越大，梯度相位越大，形成的条形光斑的位置离中心位置越远，因此可通过长条形光斑的位置区分cvb阶数的大小。

在本发明实施例中，复制解包器还添加了扇出角θ，使得条形光斑分开的距离更大，经过优化后的参数使得相邻阶数的cvb也能分开。

在本发明实施例中，柱透镜23，用于将n条条形光斑压缩成n个圆形光斑，并将n个圆形光斑耦合到1×n的光纤阵列中，其中，n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同。

在具体应用中，n个圆形光斑为本发明实施例的最终解复用结果，其间距与光纤阵列的间距相同，增强了cvb与光纤阵列的耦合度，减少耦合损耗。

如图8所示，本发明实施例还示例性地示出了为-2，-1，1，2阶同轴cvb解复用结果图。可见，不同的信道被还原成条形光斑，且阶数越大偏离中心越远，相邻阶的cvb也能分开。

在实际应用中，为了能实现多路同时解复用，最后解复用的光斑同时耦合到光纤阵列中，光纤阵列中相邻光纤的间距为127微米，经过实验测试第二透镜f2的焦距为150mm时相邻条形光斑的间距刚好满足127微米的间距，因此f2焦距选用150mm。但是条形光斑耦合到光纤中的能量也非常低，为了有效利用光斑的能量我们把条形光斑压缩成类似于光纤的圆形，因此在第二透镜焦距的9/10处放置焦距为15mm的柱透镜可以将条形光斑压缩成圆形光斑。

如图9和图10所示，本发明实施例还示例性地示出了为-2，-1，1，2的条形光斑，经过柱透镜压缩为圆形光斑的示意图，以及光纤阵列在显微镜下拍摄的图片。可见，此时圆形光斑的形状以及间距正好满足光纤阵列间距。

本发明实施例所提供的cvb信道解复用系统，通过复制解包器接收n个目标cvb，并将其展开为m组圆弧形光斑，由于相邻阶cvb解复用的圆形光斑是明显分离开的，因此可以分离间距小于3个阶数的同轴cvb，避免解复用中的光束重叠问题，并且，使cvb展开后，以圆弧形光斑的形式入射到透镜组中进行解复用，则n个不同阶的同轴cvb的可以同时进行解复用，实现了多路信号复用和多路信号同时解复用的效果，具有较高的能量利用率；然后，由第二透镜输出解复用结果，即n条条形光斑，再由柱透镜将n条条形光斑压缩成n个圆形光斑，以使其耦合到1×n的光纤阵列中时，n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同，使得相邻阶cvb也能有效地分离开，有效地提高了cvb复用信道数，实现cvb解复用结果与光纤的匹配，减少光纤耦合的损耗，提高传输效率。

实施例二

如图11所示，本发明实施例提供了一种cvb信道解复用方法，应用于实施例一所提供的cvb信道解复用系统中，方法包括：

s101、通过所述复制解包器，将n个目标cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使n组所述圆弧形光斑入射到第一透镜中，其中n为正整数。

s102、通过所述第一透镜，将m组所述圆弧形光斑，在所述第一透镜的焦点处展开成m组弧形光斑，每组弧形光斑相互平行。

s103、通过所述相位校正器，校正m组所述弧形光斑，获得m组矩形光斑，每组矩形光斑相互平行，并使m组所述矩形光斑入射到所述第二透镜中。

s104、通过所述第二透镜，将m组所述矩形光斑聚焦汇聚成n条条形光斑。

s105、通过所述柱透镜，将n条所述条形光斑压缩成n个圆形光斑，并将所述n个圆形光斑耦合到1×n的光纤阵列中，其中，所述n个圆形光斑的间距和1×n的光纤阵列的间距相同。

在具具体应用中，通过设置相位校正器、第一透镜、第二透镜的位置，实现n个目标cvb的展开和校正。

在一个实施例中，所述相位校正器位于第一透镜的焦点处；所述柱透镜位于第二透镜的9/10焦距处；所述复制解包器位于所述第一透镜的物方焦点处；所述相位校正器位于所述第一透镜的像方焦点处；所述柱透镜焦距为所述第二透镜焦距的1/10。

在具体应用中，复制解包器和相位校正器分别位于第一透镜的物方焦点和像方焦点处，且相位校正器位于第一透镜与第二透镜之间，柱透镜位于第二透镜焦距9/10处，光纤阵列位于柱透镜焦点处。

其中，复制解包器和相位校正器分别位于第一透镜的物方焦点和像方焦点处可以使得n个不同阶的同轴cvb展开充分，获取三组上下平行的弧形光斑，以便解复用之后形成的n条长条形光斑更好地平行排开。

需要说明的是，复制解包器也可以位于第一透镜的物方焦点处局部范围内，相位校正器也位于第一透镜的像方焦点处局部范围内，第二透镜的位置不作限定，柱透镜位于第二透镜焦距的9/10处，光纤阵列位于柱透镜焦点处。

在一个实施例中，通过所述复制解包器，将n个目标cvb，展开形成m组圆弧形光斑，每组圆弧形光斑镜面对称，并使m组所述圆弧形光斑入射到所述第一透镜中，包括：

将n个cvb切开，使n个环形分布的cvb展开形成m个弧形光斑；

分别复制m个所述弧形光斑，形成m组圆弧形光斑；

将n组所述圆弧形光斑入射到所述第一透镜中。

由此可见，复制解包器不仅能将目标cvb展开为上下对称的圆弧，还能另外复制两份完全一致的光斑，使得三组上下对称的圆弧光斑并行排开；而复制解包器将cvb展开的过程是一个逐渐展开的过程。

实施例三

如图12所示，本发明实施例提供了一种多路同轴cvb通信系统200，包括：cvb信道复用系统30和如实施例一中所提供的cvb信道解复用系统100，其中，cvb信道复用系统30包括：激光器31、一分二光纤耦合器32、掺铒光纤放大器33、准直头34、旋涡片35和分束镜36。

解复用cvb信道的系统1如第一实施例的，包括扇出光学几何器件、透镜组和光纤阵列，其中，光学几何器件包括复制解包器11和相位校正器12，透镜组包括第一透镜21、第二透镜22和柱透镜23。

在本发明实施例中，激光器，用于产生激光光束；

一分二光纤耦合器，用于将一路光纤信号分成两路；

掺铒光纤放大器，用于放大激光光束；

准指头，用于将放大后的激光光束准直；

涡旋波片，用于产生n个不同阶cvb，其中，n为正整数，目标cvb为不同阶的同轴环形光强分布的cvb；

分束镜，用于将n个cvb合成同轴cvb，并将n个同轴cvb照射到复制解包器中；

cvb信道解复用系统对n个同轴cvb进行解复用处理，并将解复用结果耦合至1×n的光纤阵列中。

在本发明实施例中，cvb信道复用系统30产生cvb的复用过程为：

激光器输出光信号经过一分二光纤耦合器分成两路信号之后，经过两个掺铒光纤放大器分别放大后再两个一分二光纤耦合器分成4路信号，4路信号经过不同长度的光纤传输一段距离后得到相关的4路信号再由光纤准直头输出经过旋涡片产生cvb，4路cvb信道由分束镜合成同轴cvb信道。再将4路同轴cvb信道对准复制解包器。

在本发明实施例中，cvb信道解复用系统100解复用cvb的过程为：

复制解包器展开4路同轴cvb信道合成的同轴cvb，展开成三组上下平行的弧形光斑，从而相位校正器校正弧形光斑成三组上下平行的矩形光斑，在进第二透镜聚焦汇聚成长条形光斑，在第二透镜焦距9/10处放置柱透镜将长条光斑压缩成圆形光斑，圆形光斑再耦合到光纤阵列。

在一个实施例中，复制解包器切开n个目标cvb，使其展开形成m个弧形光斑的方向相反。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种多路同轴cvb通信系统及解复用方法及系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。