近年來，光學(xué)軌道角動量(orbital angular momentum, oam)被廣泛應(yīng)用于經(jīng)典通信和量子通信。光學(xué)軌道角動量在理論上提供了無窮多維度的正交基，可用于信息編碼，基于oam復(fù)用技術(shù)的光通信可提升通信速率。
然而，在無線光通信中，當攜帶oam的光束在空間中傳輸時，易受大氣湍流、霧霾或空氣中塵埃的影響，微粒的多重散射嚴重降低光束質(zhì)量，導(dǎo)致接收端的光束成為隨機散斑，這增加了通信的誤碼率。因此，在強散射條件下解決光信息的傳輸和恢復(fù)，對于光通信的研究和應(yīng)用具有重要意義。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院李銀妹、黃坤課題組在強散射環(huán)境下oam光通信的研究中取得新進展。李銀妹團隊在克服生物組織強散射實現(xiàn)活體細胞光操控的研究基礎(chǔ)上，特任副研究員龔雷與研究員黃坤合作將復(fù)雜介質(zhì)光場調(diào)控技術(shù)應(yīng)用于oam光通信，實現(xiàn)了在強散射環(huán)境下的高質(zhì)量光通信，研究成果以optical orbital-angular-momentum-multiplexed data transmission under high scattering 為題在線發(fā)表于自然出版集團旗下light science & application 雜志上。
在此項工作中，研究人員提出了一種基于散射矩陣的信息恢復(fù)技術(shù)(scattering matrix-assisted retrieval technique)，簡稱smart。利用該smart平臺，該團隊從多次散射的光場中地提取了多個oam信道上的信息。在光學(xué)傳輸實驗中，該團隊利用8和24個信道分別實現(xiàn)了灰度圖和彩色圖的傳輸，實驗誤碼率低于0.08%，比之前的報道降低了20倍。該研究提出的smart為散射環(huán)境下的自由空間光通信、光纖通信和量子通信提供了有效技術(shù)手段。
論文的共同作者為龔雷和博士生趙倩，通訊作者為李銀妹、龔雷和黃坤。上述研究得到自然科學(xué)基金委面上項目和重點項目的支持。
(原文標題：中國科大在強散射環(huán)境oam光通信研究中取得進展)