近日，yl7703永利官网本科生潘彦茜为第一作者的论文“High-Dimensional Signal Encoding and Decoding Method Based on Multi-Ring Perfect Vortex Beam”在物理光学领域顶级期刊《Optics Express》（影响因子为3.2）在线发表（https://doi.org/10.1364/OE.530961）。yl7703永利官网欧军副教授为该论文的通讯作者，池灏教授为共同作者。《Optics Express》是SCI二区top期刊，主要刊登光学与光子学论文。
在光通信领域，轨道角动量（OAM）被视为扩展信道容量的重要自由度，涡旋光束因此得到广泛应用。然而，传统涡旋光束在拓扑荷值增大时，光束半径增加，限制了可选择的拓扑荷值，影响通信效率。完美光学涡旋光束（POVB）虽然解决了这一问题，但在高拓扑荷值情况下，识别准确性仍受限。
本研究提出多环完美光学涡旋光束（MR-POVB），通过叠加多个单环POVB，生成多个明亮的环形光强模式。每个POVB的光束半径、光强和拓扑荷值可独立控制，从而显著提高编码维度和信道容量。为此，设计了一种新型编码方法，结合合法和纠错编码组，提升解码准确性。此外，基于机器学习的码组选择方法优化编码组选择并减少位错误率。在解码过程中，采用干涉法呈现拓扑荷特征，并应用深度学习进行识别。实验结果表明，即使在强大气湍流条件下，识别准确性仍极高，确保良好的解码精度。本研究通过创新的光束叠加和编码方法，为涡旋光束在光通信中的应用提供了新思路，推动了光通信技术的发展。
图 1：具有不同环数和半径组合的MR-POVB
图 2：具有不同幅度控制参数组合的MR-POVB
图 3：不同大气湍流强度下的识别准确率
“我是大二下学期在综合创新实践课上开始跟随欧军老师做光通信方面的研究。之前我对光学几乎没有接触，但在老师的指导下，通过阅读书籍和论文，逐步积累了相关知识。我通过大量文献寻找可以尝试的创新点，并通过仿真实验验证自己的想法。学校开设的创新实践课，为每位本科生提供了接触科研的机会，这对我们未来的发展帮助巨大。感谢学院为我们创造这样的科研平台，让我能够探索这个领域。”潘彦茜说道。
