【东大新闻网9月6日电】（通讯员 陈绩）近日，东南大学张在琛教授团队提出了一种基于广角超构透镜的大视角、高速、并行无线光通信系统。其核心器件可将144路光纤出射光束调制偏转到空间全向120°视角范围的各方位，整个系统的通信容量可达数十Tbps。相关成果以“Tbps wide-field parallel optical wireless communications based on a metasurface beam splitter.”为题，在线发表于《自然通讯》(Nature Communications,15,7744 (2024).DOI:10.1038/s41467-024-52056-4)。
无线光通信（Optical Wireless Communication, OWC）是一种使用光波进行无线信息传输的方式。其能够提供非常高的带宽，支持高速数据传输，且频谱资源丰富，抗电磁干扰能力强，因此被认为是新一代移动通信系统中最有前景的技术之一。光束偏转（Beam steering）是无线光通信中的一项关键技术，其在信号发射端和接收端之间建立长距离、高速数据传输的通信链路。传统的无线光通信系统中常用机械转动的反射镜、液晶空间光调制器等实现光束偏转，然而这些方式的光束偏转角度受限，且难以实现多路光束同时独立调控，因此严重影响无线光通信系统的性能和应用场景。
本研究提出了一种光纤阵列与广角超构透镜结合的高集成光束偏转器件（图a）。广角超构透镜可将光纤阵列不同位置出射的光场调制偏转到不同角度，光纤阵列所有路出射光可以被调制覆盖空间全向120°视角范围（图b）。为解决通信区域全覆盖问题，研究人员巧妙设计了偏振复用超构透镜，其对左旋圆偏振(LCP)和右旋圆偏振(RCP)入射光具有不同的光束调制特性（图c）。在保证区域全覆的同时，通过偏振滤波可以有效抑制相邻区域的信号串扰。最后，研究人员搭建了基于广角超表面分束器的无线光通信系统原型，展示了两路并行传输不同高清视频的通信功能（图d）。并利用密集波分复用技术，使得每路光束携带总计200Gbps的信号，整个通信系统可以具有高达200Gbps*144=28.8Tbps的通信容量。
东南大学与紫金山实验室分别为该工作的第一和第二完成单位，东南大学信息科学与工程学院博士生吴悦与陈绩副教授为论文共同第一作者，东南大学陈绩副教授、张在琛教授与南京大学李涛教授为论文共同通讯作者，紫金山实验室王寅工程师对工作提供了重要技术支持。该工作由国家自然科学基金、江苏省重点研发专项、中国科协青年托举人才项目等资助完成。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52056-4
供稿：信息科学与工程学院
（责任编辑：杨万里 审核：宋业春）
