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OAM(轨道角动量)光束是光学通信中重要的信息载体,但其在湍流环境中传输时会面临能量谱扩散和模态纯度下降的问题。本文探讨OAM光束通过湍流后的变化特征及解决方案。
当OAM光束在大气湍流中传播时,随机相位扰动会导致光束波前畸变。这种畸变表现为两个主要现象:一是原始OAM模态的能量会泄漏到邻近模态上,形成能量谱扩散;二是光束的相位结构发生扭曲,造成模态纯度降低。这种效应会严重影响基于OAM模分复用的通信系统性能。
针对这一问题,研究中常采用随机相位屏方法来模拟湍流效应。该方法通过引入多层相位屏来模拟连续湍流介质,每层相位屏代表一段传播距离内的湍流影响。实际应用中,可以通过MATLAB等工具生成符合特定湍流统计特性的相位屏数据。
为保持OAM模态纯度,可考虑以下技术方向:自适应光学系统校正波前畸变、优化光束参数设计以及开发新型模态补偿算法。这些方法能有效抑制湍流引起的模态串扰,提高OAM通信系统的稳定性。