大气湍流对轨道角动量态复用系统通信性能的影响 被引量：16

1

作者 邹丽 赵生妹 王乐 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期52-57,共6页

通过数值仿真,以多个相位屏模拟大气湍流,研究大气湍流对轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)态复用通信系统质量的影响.改变大气湍流折射率结构常量C2n和传输距离z,分析其对OAM态复用系统归一化接收功率、误码率等的作用.研究结... 通过数值仿真,以多个相位屏模拟大气湍流,研究大气湍流对轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)态复用通信系统质量的影响.改变大气湍流折射率结构常量C2n和传输距离z,分析其对OAM态复用系统归一化接收功率、误码率等的作用.研究结果表明当大气湍流强度增加和传输距离增长时,复用系统归一化接收功率下降、误码率增加.当C2n增大到5×10-13 m-2/3时,系统归一化接收功率下降到0.2以下,误码率增大到0.3以上;当传输距离增大到10 000m,系统归一化接收功率下降到0.3以下,误码率增大到0.35以上.同时,对比不同方位角指数l取值的两个OAM态复用系统受大气湍流的影响,发现:l取值越接近的系统,受大气湍流影响越大.在等同光学信噪比下大气湍流导致OAM态复用系统误码率性能降低2至3个数量级.该研究对OAM态复用系统的实用化具有积极的参考作用. 展开更多

关键词 轨道角动量 复用系统 大气湍流 折射率结构常量 传输距离 归一化接收功率 误码率

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轨道角动量态复用通信研究 被引量：8

2

作者 赵生妹 蒋欣成 +2 位作者 巩龙延 程维文 郑宝玉 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2015年第6期1-13,共13页

任何带有螺旋相位分布的波束拥有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷。OAM态拓扑荷取值可从负无穷至正无穷,不同拓扑荷的OAM态空间模相互正交。因此,与能量、波长和极化一样,OAM态成为一种可载荷信... 任何带有螺旋相位分布的波束拥有轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM),其螺旋相位取决于OAM态拓扑荷。OAM态拓扑荷取值可从负无穷至正无穷,不同拓扑荷的OAM态空间模相互正交。因此,与能量、波长和极化一样,OAM态成为一种可载荷信息的新型自由度。目前,基于OAM态这一新型自由度的复用通信体制引起了业界的极大关注。文中阐述OAM态的概念,OAM态复用,OAM态复用在自由空间光通信、光纤通信和无线电通信等场景下的研究进展。OAM态复用极大地提升了通信系统的容量和频带利用率,它的应用前景令人兴奋,存在着机遇,也面临着巨大的挑战。 展开更多

关键词 轨道角动量态 轨道角动量态复用 轨道角动量态复用通信系统

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基于轨道角动量谱分解的多通道水声通信及系统实现 被引量：1

3

作者 开诚治 刘天颀 +3 位作者 王青东 李禹志 郭各朴 马青玉 《南京师大学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期103-110,共8页

水声通信能够实现信息的长距离传输,在深海探索和军事领域发挥重要作用.然而,由于换能器带宽和声波波长的影响,水声通信的发展与应用受到传输衰减大和信道容量低以及频谱利用率不足的限制.本文结合复用涡旋声束(AV)和轨道角动量(OAM)谱... 水声通信能够实现信息的长距离传输,在深海探索和军事领域发挥重要作用.然而,由于换能器带宽和声波波长的影响,水声通信的发展与应用受到传输衰减大和信道容量低以及频谱利用率不足的限制.本文结合复用涡旋声束(AV)和轨道角动量(OAM)谱分解技术,研究了基于环形收发阵列的多通道水声通信方法,并系统实现.基于发送数据的ASCII编码,利用全息信号的幅度和相位调制,驱动环形换能器阵列发射沿轴传输的多通道OAM复用涡旋声束,并通过环形换能器阵列的信号采样和OAM谱分解完成复用涡旋声束的OAM模态解码,实现了高效的并行数据传输.构建了8声源环形收发阵列和全息相控系统,开展了6通道水声通信研究,成功实现了复用涡旋声场的实验测量和OAM解码,并与传统单通道二进制串行数据通信进行性能比较.理论和实验结果证明,基于OAM谱分解的通信通道数由发射阵列的阵元数N决定,其解码精度由发射信号的相位精度和接收阵列的阵元数决定;阵元数N≥1的大阵列系统在满OAM模式复用条件下的传输速率约为传统水声通信的N倍.本研究表明基于OAM谱分解的多通道通信可大幅提高信道容量和频谱利用率,为其在水声通信中的实际应用提供了一种实用方案. 展开更多

关键词 多通道水声通信 轨道角动量复用 环形收发阵列 全息信号 谱分解

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基于波前校正的轨道角动量复用通信系统抗干扰研究 被引量：5

4

作者 邹丽 王乐 +1 位作者 张士兵 赵生妹 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期76-84,共9页

基于轨道角动量(OAM,orbital angular momentum)复用自由空间光(FSO,free-space optical)通信系统不可避免地受到大气湍流的干扰。针对OAM复用通信系统,提出一种基于Gerchberg-Saxton相位校正的大气湍流干扰影响补偿方法。利用Gerchberg... 基于轨道角动量(OAM,orbital angular momentum)复用自由空间光(FSO,free-space optical)通信系统不可避免地受到大气湍流的干扰。针对OAM复用通信系统,提出一种基于Gerchberg-Saxton相位校正的大气湍流干扰影响补偿方法。利用Gerchberg-Saxton相位恢复算法校正由大气湍流导致的OAM态复用光波前相位扭曲。数值仿真结果证实,该方法很好地抑制了大气湍流引起的OAM态复用串扰。在大气湍流折射率结构指数常数Cn2<2× 10-15m-2/3时,系统误码率比没有使用Gerchberg-Saxton算法的要下降2到3个数量级。 展开更多

关键词 光通信 轨道角动量复用 大气湍流 Gerchberg-Saxton算法 相位校正

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MIMO均衡下非对齐光子轨道角动量复用通信系统性能研究 被引量：2

5

作者 张文浩 李成 +1 位作者 李威 赵生妹 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期723-729,共7页

轨道角动量(Orbital angular momentum, OAM)复用通信系统性能不可避免地受到发、收两端OAM态非对齐的影响.针对OAM态复用通信,提出了一种将多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)均衡技术用于降低OAM系统发、收两端非对... 轨道角动量(Orbital angular momentum, OAM)复用通信系统性能不可避免地受到发、收两端OAM态非对齐的影响.针对OAM态复用通信,提出了一种将多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)均衡技术用于降低OAM系统发、收两端非对齐对系统性能带来影响的方案.所提方案利用MIMO均衡技术纠正或部分纠正复用OAM态在发、收两端非对齐时的模间串扰.数值仿真结果表明所提方案可有效地降低OAM非对齐通信系统模式间的串扰,提升了系统的误码率性能,在位置偏移和角度偏斜量较小情形下,系统误码率可提升1～2个数量级. 展开更多

关键词 光通信 轨道角动量复用通信 非对齐 多输入多输出均衡 误码率

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基于空间分集的海洋无线光通信轨道角动量复用系统的性能 被引量：10

6

作者 尹霄丽 孙志雯 +5 位作者 崔小舟 郑子健 陈小政 郭翊麟 廖焕宇 刘光耀 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期15-22,共8页

为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰,基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动,用分步传输法模拟光束的衍射传播,在接收端使用等增益分集合并技术对信号... 为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰,基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动,用分步传输法模拟光束的衍射传播,在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集,仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明,轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2,误码率降低较为明显;随着模式间隔继续增大,误码率性能改善有限;误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响. 展开更多

关键词 无线通信技术 湍流缓解 复用系统 等增益分集合并 海洋湍流 轨道角动量 传输距离 误码率

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水下湍流对轨道角动量通信系统信道容量的影响 被引量：6

7

作者 胡涛 潘孙翔 +1 位作者 王乐 赵生妹 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期499-506,共8页

研究了水下湍流对轨道角动量(OAM)通信系统的性能影响,分析了不同环境参数和传输距离下OAM通信系统信道容量的变化.结果表明,水下湍流环境中随着传输距离、湍流动能耗散率和温度耗散率的增加,OAM态光束模式之间串扰加强,信道容量下降.... 研究了水下湍流对轨道角动量(OAM)通信系统的性能影响,分析了不同环境参数和传输距离下OAM通信系统信道容量的变化.结果表明,水下湍流环境中随着传输距离、湍流动能耗散率和温度耗散率的增加,OAM态光束模式之间串扰加强,信道容量下降.当传输距离达到7 m左右,信道容量下降为原来的一半;当湍流动能耗散率为10^(-4)m^2/s^3,容量下降到理论最大值的75%;当温度耗散率为10^(-8)K^2/s,信道容量下降到理论上最大值的一半;水下环境中盐度扰动比温度变化扰动对OAM通信系统性能的影响更大。 展开更多

关键词 光通信 轨道角动量态 水下湍流 拉盖尔-高斯光束 信道容量

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光学旋涡与轨道角动量光通信 被引量：13

8

作者 袁小聪 贾平 +5 位作者 雷霆 张萌 闵长俊 李玉茹 李朝晖 牛憨笨 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS 北大核心 2014年第4期331-346,共16页

光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法... 光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控(OAM状态作为调制方式)和OAM复用(OAM光束作为复用信道).针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力. 展开更多

关键词 光通信技术 光学旋涡 轨道角动量 自由空间光通信 复用 调制 不确定原理 通信容量 误码率

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光子轨道角动量量子态传输研究进展 被引量：2

9

作者 徐凯 曹洹 +4 位作者 张超 胡晓敏 黄运锋 柳必恒 李传锋 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期3-31,共29页

携带轨道角动量(OAM)的光束理论上拥有无限个相互正交的本征态,因此可以作为独立信息传输光束促进大容量经典光通信的发展。在量子信息领域,近年来高维量子系统因为有更大的信道容量和更强的抗噪声能力引起了研究人员的极大兴趣,而光子... 携带轨道角动量(OAM)的光束理论上拥有无限个相互正交的本征态,因此可以作为独立信息传输光束促进大容量经典光通信的发展。在量子信息领域,近年来高维量子系统因为有更大的信道容量和更强的抗噪声能力引起了研究人员的极大兴趣,而光子OAM出色的维度拓展能力使其成为实现高维量子系统的重要手段。综述了光子OAM传输的研究进展,重点介绍和分析了自由空间、光纤以及水下等多种传输方式下OAM量子叠加态和纠缠态分发工作,并对实际应用中面临的问题和潜在的解决方案进行了阐述,可为相关领域研究者提供参考。 展开更多

关键词 量子光学 轨道角动量 高维量子系统 量子信息 量子叠加态 纠缠态分发

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基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用 被引量：2

10

作者 曹恒颖 陈鹤鸣 白秀丽 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期15-22,共8页

设计了一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用器,该器件主要由非对称定向耦合器和带沟槽的波导两部分组成.根据相位匹配条件,基模TE 00通过非对称定向耦合器耦合成一阶模TE 10,带沟槽的波导可支持光轴相对于水平和垂直方向旋转45&... 设计了一种基于硅基波导光子轨道角动量的产生及复用器,该器件主要由非对称定向耦合器和带沟槽的波导两部分组成.根据相位匹配条件,基模TE 00通过非对称定向耦合器耦合成一阶模TE 10,带沟槽的波导可支持光轴相对于水平和垂直方向旋转45°的两个正交的本征模,调整两个正交的本征模的相位差,使其进行简并,可进一步将TE 10转换为多种轨道角动量模式,并在第二个沟槽结构中进行复用.采用时域有限差分法进行仿真计算,结果表明:该器件可以实现拓扑荷为+1、0、-1的光子轨道角动量模式的产生及复用,且器件结构紧凑,尺寸小于80μm×5.3μm,损耗小于0.24 dB,适用波长范围为1.47~1.58μm.该器件制作工艺简单,易于集成,可应用于轨道角动量复用系统等领域. 展开更多

关键词 光通信 轨道角动量 轨道角动量多路复用 时域有限差分法 硅基波导 相位匹配 模式耦合

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大气湍流对单光子通信中光子态的影响 被引量：1

11

作者 徐建才 张逸新 +3 位作者 朱焯炜 魏柏林 王建宇 贾建军 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期839-842,共4页

为了研究光子态在大气湍流中的变化规律,基于拉盖尔-高斯光束横向空间波函数(光子轨道角动量的本征函数)以及湍流大气中拉盖尔-高斯光束光子态(可由各本征光子态叠加构成),得到了湍流大气中光子态的探测概率,并分析了大气湍流、传输距... 为了研究光子态在大气湍流中的变化规律,基于拉盖尔-高斯光束横向空间波函数(光子轨道角动量的本征函数)以及湍流大气中拉盖尔-高斯光束光子态(可由各本征光子态叠加构成),得到了湍流大气中光子态的探测概率,并分析了大气湍流、传输距离、质量因子对光子态的影响。结果表明,质量因子是决定发射光子态跳变的重要因素,相同质量因子的光子态在接受端的测量权重基本相同,且质量因子值越大原光子态测量权重越小。同时,在湍流大气的影响下,从原光子态跳变到轨道角动量增加某值的光子态的测量权重总和与跳变到减小相应轨道角动量的光子态的测量权重总和基本相同;随着湍流强度或传输距离的增加,发射光子态在接受端的光子测量权重不断减小,而且湍流强度对光子态测量权重的影响比距离的大。 展开更多

关键词 大气与海洋光学 激光通信 光子态 大气湍流 轨道角动量

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OAM光通信系统能量利用效率研究 被引量：7

12

作者 周红平 潘珍珍 +2 位作者 郭凯 雷艺 郭忠义 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1881-1892,共12页

涡旋光是一种携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的特殊光束,由于携带不同OAM的涡旋光之间相互正交,并且OAM无限取值的特性,使得其可为光通信系统提供一个新的物理维度,因此吸引了国内外众多学者的关注.随着OAM光通信技术的... 涡旋光是一种携带轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)的特殊光束,由于携带不同OAM的涡旋光之间相互正交,并且OAM无限取值的特性,使得其可为光通信系统提供一个新的物理维度,因此吸引了国内外众多学者的关注.随着OAM光通信技术的研究深化,各类OAM通信系统得到了飞速发展,但通信系统中的能量利用效率问题却较少受到关注.本文聚焦近期典型成果中的OAM光束的产生、检测以及整体通信系统的能量利用效率,对之进行概括,并对未来OAM光通信系统的能量利用效率的发展趋势及前景进行分析与展望. 展开更多

关键词 轨道角动量 通信维度 光通信 通信系统 能量利用效率

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光纤通信空分复用技术研究进展分析 被引量：17

13

作者 赖俊森 汤瑞 +5 位作者 吴冰冰 吴文宣 李宏发 刘国军 赵文玉 张海懿 《电信科学》 北大核心 2017年第9期118-135,共18页

带宽容量需求的快速增长驱动光纤通信技术不断演进,目前多芯光纤复用、少模光纤复用、少模多芯光纤复用和轨道角动量模式复用等空分复用技术成为业界的关注焦点。基于此,对空分复用技术涉及的新型光纤设计、模式转换与控制、信道复用/... 带宽容量需求的快速增长驱动光纤通信技术不断演进,目前多芯光纤复用、少模光纤复用、少模多芯光纤复用和轨道角动量模式复用等空分复用技术成为业界的关注焦点。基于此,对空分复用技术涉及的新型光纤设计、模式转换与控制、信道复用/解复用、光放大等关键技术及其研究进展进行了分析,同时对其技术特征进行了对比总结,并对光纤通信空分复用技术目前存在的问题和未来发展的应用前景进行了探讨和展望。 展开更多

关键词 光纤通信 空分复用 多芯光纤 少模光纤 轨道角动量

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ATC系统中采用电力线载波通信技术的研究 被引量：1

14

作者 枉杨 吴汶麒 《城市轨道交通研究》 2003年第6期76-78,共3页

介绍了正交频分复用 (OFDM )的基本原理 ,并结合城市轨道交通ATC系统的特点 。

关键词 ATC系统 电力线载波通信 正交频分复用 城市轨道交通 接触网 信息传输

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OAM光通信技术研究进展 被引量：34

15

作者 郭忠义 龚超凡 +4 位作者 刘洪郡 李晶晶 王子坤 杨阳 宫玉彬 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期90-123,共34页

涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)为光波的空间域提供了新的维度资源,吸引了越来越多研究人员的关注。由于具有不同OAM模式值的涡旋光束相互正交,因此将OAM模式引入传统光通信领域,衍生出两种新的应用机制--OAM键控(OAM-SK)与OAM复用(OAM-... 涡旋光束携带的轨道角动量(OAM)为光波的空间域提供了新的维度资源,吸引了越来越多研究人员的关注。由于具有不同OAM模式值的涡旋光束相互正交,因此将OAM模式引入传统光通信领域,衍生出两种新的应用机制--OAM键控(OAM-SK)与OAM复用(OAM-DM),这为未来实现高速、大容量及高频谱效率的光通信技术提供了潜在的解决方案。本文将从OAM光束的类别和产生方法等基本概念理论出发,对这两种通信应用机制相关的典型研究案例做简要概述,并重点论述三种关键技术,包括OAM光束复用技术、OAM光束解调技术以及OAM光通信的大气湍流效应抑制技术。最后,对OAM光通信技术的未来发展趋势及其前景进行了分析与展望。 展开更多

关键词 轨道角动量 自由空间光通信 OAM复用 大气湍流

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OAM光通信路由器件研究 被引量：7

16

作者 郭忠义 潘珍珍 +3 位作者 龚超凡 王子坤 郭凯 周红平 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期185-197,共13页

随着轨道角动量(OAM)光通信技术的研究不断深入,OAM路由器件在提升通信系统的灵活性和实用性方面扮演着重要的角色,近些年,具有特定功能的OAM路由器件的研究得到了飞速发展。基于此,对近些年OAM路由器件的研究成果进行了概述,对其中可... 随着轨道角动量(OAM)光通信技术的研究不断深入,OAM路由器件在提升通信系统的灵活性和实用性方面扮演着重要的角色,近些年,具有特定功能的OAM路由器件的研究得到了飞速发展。基于此,对近些年OAM路由器件的研究成果进行了概述,对其中可实现信道切换、多播、滤波、添加/提取、跳变和模式划分6类OAM路由器件的原理、研究方法及优缺点进行了讨论与总结,同时对OAM路由器件未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 轨道角动量 自由空间光通信 OAM路由器件 信道复用

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电磁涡旋及其在无线通信中的应用 被引量：6

17

作者 李蹊 冯志勇 +1 位作者 冯建元 张奇勋 《电讯技术》 北大核心 2015年第10期1067-1073,共7页

随着移动数据需求的飞速增长,频谱资源紧缺的问题已成为限制无线通信产业发展的瓶颈。电磁涡旋作为一项新的传输技术,引入轨道角动量这一新的复用维度,可以实现在同一频带同时传输输多多路路信信息息,有望极大地提高通信系统的容量,有... 随着移动数据需求的飞速增长,频谱资源紧缺的问题已成为限制无线通信产业发展的瓶颈。电磁涡旋作为一项新的传输技术,引入轨道角动量这一新的复用维度,可以实现在同一频带同时传输输多多路路信信息息,有望极大地提高通信系统的容量,有效解决频率资源短缺的问题。详细分析了电磁涡旋的结构和性质,概述了电磁涡旋的国内外研究进展,阐述了电磁涡旋的产生与接收方法及复用技术原理,指出了电磁涡旋面临的挑战与后续研究建议。 展开更多

关键词 无线通信 电磁涡旋 轨道角动量 通信系统容量 研究进展

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涡旋电磁波的理论与应用研究进展 被引量：22

18

作者 李龙 薛皓 冯强 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期1-12,共12页

无线电技术因实现对信息的快捷传输而蓬勃发展,时至今日,不断增多的通信业务使得不可再生的频谱资源日益紧缺,通信速率也已趋于香农定理的极限。涡旋电磁波（简称涡旋波）因携带有轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）而体现出... 无线电技术因实现对信息的快捷传输而蓬勃发展,时至今日,不断增多的通信业务使得不可再生的频谱资源日益紧缺,通信速率也已趋于香农定理的极限。涡旋电磁波（简称涡旋波）因携带有轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）而体现出新的自由度,理论上在任意频率下都具有无穷多种互不干扰的正交模态,在通信领域有望提升频谱效率与通信容量,在雷达成像领域也体现出提高分辨率的潜力,逐渐成为研究热点。基于此,本文通过调研,概述了涡旋波的理论研究进展;阐述了涡旋波产生、传输、接收等传播链路的研究方法;介绍了涡旋波在无线通信领域与雷达成像领域的应用现状;总结了涡旋波在目前发展中面临的关键问题,并指出其未来研究与发展的方向。 展开更多

关键词 轨道角动量 涡旋波 涡旋波的传播链路 涡旋波通信系统 涡旋波雷达成像

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连续超表面:产生任意涡旋光

19

《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期2-2,共1页

与电子的轨道角动量类似,光子也具有轨道角动量。光学轨道角动量在大容量光通信、微粒子操纵等方面具有广阔的应用前景。由于依赖于传播方向光程的累积,传统产生轨道角动量的光学器件体积庞大且笨重,不能满足集成和微纳光学系统的需求。

关键词 轨道角动量 旋光 表面 光学器件 传播方向 光学系统 涡 光通信

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