[00105545]基于激光轨道角动量的大容量空间激光通信研究

　　该项目为国家自然科学基金资助面上项目（项目批准号：61471051）。

　　该项目完成了高质量的光学涡旋场的产生和检测技术仿真平台搭建。建立了涡旋光束在大气湍流中的传输模型。提出了如何补偿大气湍流影响的算法等。主要研究内容如下：

　　1.系统研究了涡旋光束在大气湍流中的传输特性，建立涡旋光束在大气湍流中传输的传输模型；研究结果表明涡旋光束的光束漂移主要与光束的束宽成反比例，此外还与传输距离、光束的波长、湍流的强度有关。湍流强度比较弱的时候，矢量部分相干高斯谢尔模型涡旋光束（EGSM）涡旋光束的光束漂移随着湍流强度的增强而增大，在湍流强度比较强的时候，EGSM 涡旋光束的光束漂移随湍流强度的增强而减小，而在中等强度湍流处，光束漂移达到最大值。 2.系统研究了光源参数以及大气湍流信道参数对基于激光轨道角动量通信系统的系统性能；随着大气湍流强度的变化，功率会向拓扑荷数不为 l0 值扩散。不同信号之间的串扰变大，数据传输的丢失和传输错误的可能性变大。总误差随着大气湍流强度的增强，而逐渐变大。大气湍流折射率结构阐述给定，拓扑合数越大，总误差越小。

　　3.提出了基于激光轨道角动量通信系统的自适用光学补偿算法和方案；采用HIOA算法的补偿后，模式纯度大幅提高，模式纯度起伏也变小。模式纯度维持在 0.8左右。采用 HIOA 算法补偿后，码间串扰也大幅减少。用 HIOA 算法补偿以后，码间串扰也大幅减少。用 HIOA 算法补偿以后，基于激光轨道角动量通信系统的系统性能都大幅提升。

　　4.搭建了基于激光轨道角动量通信系统的实验平台，开展了相应的实验。

　　5.提出了可工作在通信波段，常温状态下，抑制光通信背景噪声的原子滤光器新方案。该方案还可能应用于量子成像等领域。