中國科學家實現在強散射環境下的高質量光通信

觀察者網3月12日從中國科技大學獲悉，該校物理學院李銀妹、黃坤課題組在強散射環境下光學軌道角動量（Orbital Angular Momentum，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活體細胞光操控的研究基礎上，將複雜介質光場調控技術應用於OAM光通信，實現了在強散射環境下的高質量光通信，研究成果3月6日在線發表於自然出版集團旗下《光學與應用》雜誌上。

光學軌道角動量（OAM）被廣泛應用於經典通信和量子通信。光學軌道角動量在理論上提供了無窮多維度的正交基，可用於信息編碼，基於OAM複用技術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量，導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精確傳輸和恢復，對於光通信的研究和應用具有重要意義。

在此項工作中，研究人員提出了一種基於散射矩陣的信息恢復技術，簡稱SMART。利用該SMART平台，該團隊從多次散射的光場中精確地提取了多個OAM信道上的信息。在光學傳輸實驗中，該團隊利用8和24個信道分別實現了灰度圖和彩色圖的精確傳輸，實驗誤碼率低於0.08%，比之前的報導降低了20倍。本研究提出的SMART為散射環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手段。