梁 玮,周 峰,2,贺 君,曹智祥,元秀华,2

(1.湖南理工学院 信息科学与工程学院,湖南 岳阳 414006;2.华中科技大学 光学与电子信息学院,湖北 武汉,430074)

涡旋光束[1]具有轨道角动量(Orbital angular momentum,OAM),不同拓扑荷之间彼此正交,且理论上拓扑荷值可以无穷大,因而OAM是一种很有潜力的复用维度,成为大容量自由空间光通信的研究热点.2012年,Wang[2]等首次提出OAM模式复用机制,实现了4个OAM模式复用的 1.37 Tbit/s速率通信实验.Xie[3]等利用两束拓扑荷不同的拉盖尔高斯光束进行空分复用,实现了200 Gbit/s通信容量.Ren[4]等使用OAM复用与MIMO技术相结合实现16 Gbit/s毫米波通信.但是这些研究都没有考虑实际通信链路中大气湍流对OAM光束的影响,而严重时大气湍流能中断通信.为了降低大气湍流的影响,研究者提出了部分相干光传输[5]、大孔径接收技术[6]、波前校正[7]等一系列技术与方法.其中波前校正是最直接最有效的一种.

近年来,研究人员针对OAM光束波前校正展开了一系列研究与探索.Xie[8]等提出了一种基于Zernike多项式的随机并行梯度下降算法,实现了三个OAM模式复用的校正.Fu[9]等利用高斯光束探针的方法获取理想光场和畸变光场的光强分布，通过相位恢复算法求得OAM光束进行预补偿的校正相位.Li[10]等结合深度学习对OAM光束进行校正,结果表明该方法能使OAM模式纯度从0.19提高到0.61.但是,随机并行梯度下降算法容易陷入局部极值,GS算法对初始相位较为敏感,深度学习需要大量训练样本,因此需要寻求一种不易陷入局部极值、对初始相位不敏……