光通信技術——等傳播渦旋光束技術獲得重大突破

    隨著信息技術的飛速發展，人們對數據傳輸的需求越來越高，傳統的光通信技術逐漸面臨容量瓶頸。近日，一項關于等傳播渦旋光束（Iso-propagationVortices,IPVs）的研究在《AdvancedPhotonics》期刊上發表，為光通信技術帶來了新的希望。

    一、等傳播渦旋光束的特性

    等傳播渦旋光束是一種特殊的渦旋光束，其在傳播過程中能夠保持與軌道角動量（OAM）無關的尺寸和發散特性。這一特性使得等傳播渦旋光束在光通信中具有顯著優勢。具體來說，等傳播渦旋光束具有以下特點：

    1.尺寸和發散角恒定：通過精確配置拉蓋爾-高斯光束的徑向指數，等傳播渦旋光束的最內層環尺寸和發散角在傳播過程中保持最小且恒定。

    2.抗干擾能力強：等傳播渦旋光束對大氣湍流和物理障礙表現出卓越的抗干擾能力，能夠在惡劣環境下保持穩定的傳輸性能。

    3.自我恢復能力：在與障礙物相互作用后，等傳播渦旋光束能夠通過旁瓣能量循環實現自我恢復，進一步確保信號的完整性。

    二、等傳播渦旋光束在光通信中的應用

    等傳播渦旋光束在光通信中的應用前景廣闊，主要體現在以下幾個方面：

    1.高容量自由空間光通信：等傳播渦旋光束能夠顯著提高自由空間光通信系統的數據傳輸容量。研究表明，與傳統空間復用技術相比，等傳播渦旋光束可覆蓋更廣的數據信道譜，其子信道可用性相比傳統軌道角動量復用技術最高提升14倍。

    2.光纖通信系統：等傳播渦旋光束在光纖通信系統中也具有重要應用價值。其恒定的尺寸和發散特性能夠有效減少信號在光纖中的損耗，提高傳輸效率。

    3.量子通信鏈路：等傳播渦旋光束的高穩定性和抗干擾能力使其在量子通信鏈路中具有潛在應用，能夠有效提高量子信息的傳輸質量和安全性。

    三、等傳播渦旋光束的優勢

    1.傳輸效率高：等傳播渦旋光束的尺寸和發散角恒定，使其在長距離傳輸中能夠保持高效率，減少信號衰減。

    2.信號質量優：等傳播渦旋光束的抗干擾能力和自我恢復能力使其在復雜環境下仍能保持高質量的信號傳輸。

    3.多路復用能力強：等傳播渦旋光束能夠實現多路復用，顯著提高系統的整體容量。

    等傳播渦旋光束的引入為光通信技術帶來了新的突破，其在自由空間光通信、光纖通信和量子通信等領域的應用前景廣闊。未來，隨著技術的進一步發展，等傳播渦旋光束有望在更多領域發揮重要作用，為實現更高數據傳輸速率和更優信號質量奠定基礎。