西安电子科技大学科研团队在光通信领域取得重大突破

5月15日，西安电子科技大学光电工程学院超快光子学团队联合浙江工商大学、吉林大学等单位，提出一种光学涡旋梳设计的新方法，使原本“齿长不齐”的光学涡旋梳变得更加整齐、可控，为光通信、精密测量等方向提供理论支撑。该科研成果日前发表在《激光与光子学评论》上。

在日常生活中，人们熟悉的光往往是沿直线传播、波前相对平整的普通光束。但在现代光学研究中，还存在一类具有特殊结构的光束——光学涡旋光束。

“光学涡旋光束可以形象地理解为‘带着螺旋结构向前传播的光’。这种螺旋结构容量更大，能比直射光传输更多信息。”论文第一作者、西安电子科技大学光电工程学院2022级本科生曹帅告诉记者，基于这类光的特性，研究人员进一步提出“光学涡旋梳”的概念。多个涡旋光束加在一起组成“光学涡旋梳”，该技术可用于提升光通信的信道和容量。

然而，“光学涡旋梳”由于结构原因，“梳齿”总是大小、长短不一，在实际应用中存在许多问题。西安电子科技大学光电工程学院教师梁益泽解释：“‘梳子’的梳齿由光斑组成，光斑是搭载光信号的载体。当‘梳齿’大小各异时，后台系统接收信号就会很困难。若按小光斑的尺寸来设计接收系统，大光斑的边缘能量就可能被‘削掉’，造成信号损失，并可能串扰其他通道；若按大光斑的尺寸设计，小光斑接收的信号虽能被‘装进去’，但不一定能被准确送入对应通道，导致信号识别不够精准。”

基于此，团队经过反复设计、仿真优化与实验验证，为光束设计出一套“定制化相位调控方案”，构建出新款“光学涡旋梳”。“我们摒弃了在原‘梳子’上进行完善的想法，而是直接重新设计一把完美的‘梳子’。”西安电子科技大学光电工程学院院长、教授徐淮良介绍，这把“梳子”不仅齿距可调，齿形也更加可控。如今，这把光学“梳子”有望改变手机、电脑等设备的信息传输方式，在数据中心、光纤链路和自由空间光通信中发挥作用，让海量信息传输更加高效、稳定。