Adv. Photon.封面&Optica|南大丁剑平教授/王慧田教授团队——等传输涡旋的生成、调控及应用

涡旋光束的挑战：

自20世纪90年代初起，涡旋光束凭借在光学操控、通信及量子处理等领域的潜能受到广泛瞩目。然而，涡旋光束的实际应用受制于光学角动量（OAM）依赖的光束扩展：随OAM增加，光束的尺寸以及发散角相应增大。这一问题显著限制了其在空间模式复用通信、光纤数据传输和微操控等领域的应用。例如在光通信中，尽管理论上具有OAM的涡旋光束能提供无限的正交通道，拥有巨大的数据传输潜力，但OAM阶数增加导致的传输尺寸及发散角的增大，将导致接收功率损失的上升以及模式间串扰的扩大，从而严重限制通信带宽。因此，传统涡旋光需要扩大接收端以适应更多通道，使得系统复杂度及成本剧增，为实际通信系统带来了巨大挑战。

为克服传统涡旋光束的OAM依赖传输行为，近日，南京大学的丁剑平教授和王慧田教授团队最近研发出一种新型涡旋载波模式，称为等传播涡旋光束（Iso-propagation Vortex Beams, IPVBs），它展现了与OAM阶数无关的传输行为（传输尺寸和发散角），有效解决了传统涡旋光束随OAM发散的限制[1]。进一步，研究团队从能流的视角解析了这种OAM依赖发散局限的根源,并通过角谱工程联合强度传输方程、在傅里叶空间对涡旋场进行能流重构，显著提高了等传输涡旋的传输鲁棒性和传输效率 [2]。