在國家重點基礎研究發展計畫（973計畫）“基於光子軌道角動量的新型光通信體制研究”的資助下，
北京理工大學光電學院高春清教授課題組在渦旋光束畸變的自我調整光學校正技術研究中取得進展，
在光學領域Top期刊Photonics Research（SCI一區，
Top期刊）上先後發表兩篇文章： “Influences of atmospheric turbulence effects on the orbital angular momentum spectra of vortex beams”和“Non-probe compensation of optical vortices carrying orbital angular momentum”，
其中第一篇論文是編輯特邀稿件，
報導了渦旋光束的軌道角動量譜受大氣湍流的影響情況，
第二篇論文報導了渦旋光束畸變的非探針自我調整光學校正技術。
這兩項工作中，
博士研究生付時堯為第一作者，
高春清教授為通訊作者。
渦旋光束是指具有螺旋相位分佈的光束，
是近年來光學領域國內外學者研究的熱點之一。
渦旋光束攜帶有軌道角動量（orbital angular momentum, OAM），
其本征值可取任意整數，
不同OAM態可構成一無窮維希爾伯特空間。
將光的OAM引入光通信系統，
可為光通信系統提供一種新的維度，
極大提高光通信系統的資訊傳輸能力。
但是，
當攜帶有OAM的渦旋光束經過大氣湍流等不均勻介質傳輸時，
會發生波前畸變，
產生OAM譜展寬效應，
進而使得系統的誤碼率顯著上升，
降低了通信品質。
為了解決這一問題，
該課題組在建立的大氣湍流理論模型基礎上，
系統的分析了拉蓋爾高斯光束和貝塞爾高斯光束這兩種最常見的渦旋光束，
經不同強度的湍流後的OAM譜展寬效應，
受期刊編輯的邀請，
研究結果以 “Influences of atmospheric turbulence effects on the orbital angular momentum spectra of vortex beams”為題，
發表在Photonics Research [Vol. 4, Issue 5, pp. B1-B4 (2016)]上。
圖1 不同湍流強度下的OAM譜展寬效應
該課題組還提出了一種無波前探測、無探針光束的渦旋光束自我調整畸變補償方法。
他們採用面陣探測器直接採集經湍流傳輸後的畸變渦旋光場，
通過設計的反覆運算演算法由畸變的強度分佈直接算出相位補償屏，
並將補償相位作用於畸變渦旋光束，
實現了渦旋光束的畸變補償。
實驗結果表明，
經補償後，
渦旋光束的OAM模式純度有了顯著提升，
OAM譜展寬得到有效抑制。
該結果以“Non-probe compensation of optical vortices carrying orbital angular momentum”為題，
發表在Photonics Research [Vol. 5, Issue 3, pp. 251-255 (2017)]上。
圖2 渦旋光束的無波前探測無探針自我調整畸變補償原理
圖3 畸變補償前後不同角量子數的渦旋光束的光場分佈情況
該課題組自2014年以來，
在973課題的資助下，
開展包括新型結構光場的生成、探測、自我調整光學校正等內容的研究，
至今已在SCI收錄高水準學術期刊上發表學術論文22篇，
含光學類頂級期刊Photonics Research、Applied Physics Letters、Optics Letters、Optics Express等12篇，
獲授權發明專利4項。
該課題組將繼續致力於該方向的研究，
在新型結構光場領域不斷追求與探索。
