袁小聪/冯甫等 Light | 高速全光神经网络赋能轨道角动量时空复用技术：突破光通信容量与速率瓶颈

背景：随着5G通信、量子信息传输等技术的发展，光通信系统对容量和速率的要求不断提高。轨道角动量（OAM）光束通过模式分复用技术为光通信提供了新维度，但传统OAM复用技术受限于空间域操作复杂度高、模态串扰严重以及对连续波激光的依赖，难以在复杂环境中实现高容量传输。研究目的：为了解决传统OAM复用技术的瓶颈，研究团队提出基于OAM的时空复用（OAM-STM）新技术，旨在通过构建“空间→时间”投影机制，在全光域实现高速多维复用通信，突破光通信的容量与速率限制。结论：该研究成功开发了OAM-STM系统，通过衍射深度神经网络和光纤延迟线阵列将空间域的OAM模式信息转化为时间信号，实验验证了3 bit数据的精准时域解码，并展现出GHz级扩展潜力。这项技术克服了脉冲激光重复频率受限的问题，为自由空间、水下等复杂场景的大容量光通信提供了突破性解决方案，推动了全光神经网络与OAM技术的融合。