娄 岩，陈纯毅，赵义武，陶宗慧

(长春理工大学 空间光电技术研究所，吉林 长春 130022)

高斯涡旋光束在大气湍流传输中的特性研究

娄 岩*，陈纯毅，赵义武，陶宗慧

(长春理工大学 空间光电技术研究所，吉林 长春 130022)

为了研究大气湍流对高斯涡旋光束传递信息的影响，理论分析了经过大气湍流的高斯涡旋光束轨道角动量(OAM)模式的径向平均功率和归一化平均功率分布、固有模式指数、初始光束半径和湍流强度；采用纯相位扰动逼近的有效性，数值模拟高斯涡旋光束在传输中的OAM模式径向平均功率分布的变化。建立传输模型并进行外场激光大气传输实验，对比分析了模拟和实测的OAM归一化平均功率分布，结果表明在弱湍流条件下，OAM模式的径向平均功率随着接收器孔径尺寸的增加而变化，逐渐趋于稳定值。对于一般常用的接收孔径，在强湍流或较小的初始光束半径条件下对OAM模式干扰十分严重。验证了用数值方法模拟OAM在湍流介质中的模式变化过程的可靠性。

高斯涡旋光束；大气湍流；轨道角动量(OAM)；模式指数

1 引 言

众所周知，光的轨道角动量可以由捕获粒子的轨道运动来观察。光波的轨道角动量与光学涡旋有关,这与光场中的相位奇点有关。奇点光束是指基于位相奇点的轨道角动量(OAM)光束和偏振奇点的柱矢量(CVB)光束,它们为光束的复用提供了一种全新的自由度。从量子的角度来看,在光场中可用的态的数量原则上是无限的。目前，已广泛开展了OAM模式研究来增加自由空间光通信系统数据传输容量。……