轨道角动量光通信：信号处理进展与应用前景

轨道角动量光信号处理研究进展是一个关键领域，尤其是在通信科技中。本文发表于2021年11月的《通信学报》第42卷第11期，由刘俊和王健两位作者来自华中科技大学武汉光电国家研究中心。他们关注的核心是利用光束的轨道角动量特性，这是一种利用光子在横截面上的螺旋相位分布来编码信息的技术。这种技术被类比于波分复用(WDM)，在高速大容量光传输领域展现出了显著的进步。 轨道角动量（OAM）是一种多维光通信手段，它扩展了光子的空间维度，使得信息可以在光的传播方向之外进行编码和解码。这种特性使得OAM光信号处理成为光通信系统中的重要部分，因为它不仅涉及到在网络链路上的多通道传输，还涵盖了网络节点处对这些OAM信号的处理和操作，如信号转换、编码、解码等。 作者详细回顾了近年来在OAM光信号处理技术方面的研究成果，包括各种功能独特的处理方法，如模式选择、相位调控、模式转换等，以及在不同应用场景中的应用，如量子通信、光纤通信、数据存储等领域。通过这些技术的发展，基于轨道角动量的空分复用光通信系统得到了显著提升，为高效灵活的信息管理和解决光通信容量增长带来的挑战提供了可能的解决方案。 文章强调了OAM光信号处理技术的潜在优势，如更高的信息密度、更大的系统容量和更灵活的网络设计。然而，同时指出还有许多挑战需要克服，比如噪声影响、模式稳定性和长距离传输的损耗问题。未来的研究将着重于提高信号的稳定性和传输效率，同时探索新型材料和技术以进一步推动OAM光通信的商业化应用。 这篇论文深入探讨了轨道角动量光信号处理技术的最新进展，为该领域的研究者、工程师和政策制定者提供了宝贵的参考，展示了其在现代光通信网络中的潜力与前景。