【摘 要】
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随着5G通信、大数据、云计算、物联网等技术的兴起,爆发式增长的数据流量对数据互连系统的容量提出了越来越高的要求,光互连技术可以解决传统短距电互连系统所面临的容量、功耗、延迟等性能限制,自由空间光互连（Free-space Optical Interconnection,FSOI）可提供三维互连灵活度与高密度并行信道,具有良好的应用前景。传统FSOI技术方案由于采用高斯光束作为传输载波,面临衍射发散
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随着5G通信、大数据、云计算、物联网等技术的兴起,爆发式增长的数据流量对数据互连系统的容量提出了越来越高的要求,光互连技术可以解决传统短距电互连系统所面临的容量、功耗、延迟等性能限制,自由空间光互连（Free-space Optical Interconnection,FSOI）可提供三维互连灵活度与高密度并行信道,具有良好的应用前景。传统FSOI技术方案由于采用高斯光束作为传输载波,面临衍射发散带来的额外链路损耗及视距互连的限制,而以艾里光束为典型代表的自加速光束由于具有非衍射性、横向自加速性及自愈性,在短距FSOI应用中展现出强大潜力。论文面向短距FSOI应用场景,研究了轨迹可操控的艾里光束产生技术,并以此为基础实现了全双工非视距（Non-line-of-sight,NLOS）可重构FSOI系统的实验验证。论文主要创新点包括:（1）理论分析了传统基于高斯光束偏转技术的FSOI方案的视距互连及衍射损耗等性能限制,提出基于自加速光束的FSOI方案,阐述了自加速光束奇异特性为光互连应用带来的性能提升。（2）提出了一种基于三次相位模板设计的艾里光束产生方案,通过灵活调整光束生成矢量所对应的三次相位模板,可在三维空间产生沿任意抛物线轨迹传输的二维艾里光束,数值仿真与实验验证结果完全相符。（3）在40cm自由空间链路上完成了下行C波段和上行O波段的二维艾里光束全双工100G自由空间光互连系统验证,接收机灵敏度达到了-16.7d Bm,C波段/O波段二维艾里光束分别实现绕过半径1mm/0.67mm障碍物的无误码非视距光互连,相较基于高斯光束的FSOI方案在非视距互连性能上有提升。
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