Multipole-phase beams: a new paradigm for structured waves
结构波的控制最近在辐射传播和光-物质相互作用的角度打开了创新的场景。特别是，定制的电磁场的传输被调查的电信，除了传统的，几乎饱和的，分割复用技术的目的是探索新的调制格式。携带扭曲波前的光束长期以来被认为是有希望的候选者，然而它们的相位奇异性和有效的复用仍然提出了公开的问题。在一个更一般的洞察结构相位光束，我们在这里介绍和开发一个新的和独特的范例的基础上传输的光束与谐波相位具有多极结构。概述的框架包括多路复用，传输和解复用作为一个整体的第一次，描述波场演化的共形映射，并直接解决以前的解决方案的关键问题。由于它的潜力，多功能性和易于实施，我们希望这种全新的模式，特别是在自由空间，从光学到微波和无线电制度的空分复用找到广泛的应用。
2021-02-24 physics.optics
80-Gbit/s 100-m Free-Space Optical Data Transmission Link via a Flying UAV Using Multiplexing of Orbital-Angular-Momentum Beams
我们探索使用轨道角动量（OAM）复用，以增加移动平台的自由空间数据传输的能力，与一个额外的潜在好处，降低数据拦截的概率。具体来说，我们实验证明和表征的OAM复用，自由空间光（FSO）通信链路之间的地面站和移动无人驾驶飞行器（UAV）的性能。我们实现了80 Gbit/s的总容量高达100米的往返链路复用2 OAM波束，每个携带40 Gbit/s的正交相移键控（QPSK）信号。此外，我们还研究了静态、悬停和移动条件下信道损伤的影响，包括：跟踪误差、螺旋桨诱导气流、功率损耗、联运串扰和系统误比特率（BER）。我们发现：（a）当无人机在空中悬停时，期望模式上的功率波动2.1dB，而对另一模式的串扰比期望模式上的功率低-19dB;以及（b）当无人机在空中移动时，期望模式上的功率波动增加到4.3dB，而对另一模式的串扰增加到-10dB。此外，信道串扰随着OAM模式间隔的增加而减小。
2017-08-09 physics.optics
Astigmatic Speckle-learned OAM Shift Keying and OAM Multiplexing
本文提出利用倾斜球面凸透镜引入像散，结合散斑学习解复用，实现OAM移位键控与OAM复用，以充分利用OAM全谱并提升光通信容量。
2024-02-09 eess.SP physics.optics
Light Interaction With a Space-Time-Modulated Josephson Junction Array and Application to Angular-Frequency Beam Multiplexing
本文研究电磁波与时空调制约瑟夫森结阵列的相互作用，提出完整数学框架，实现四维光操控及角频率波束复用，对超导量子技术、无线通信和雷达等领域具有重要意义。
2025-01-03 cond-mat.supr-con physics.optics
Broadband mode division multiplexing of OAM-modes by a micro printed waveguide structure
本研究提出一种基于绝热原理和结构扭转的微印刷波导，实现宽带OAM模式复用与解复用，简化并小型化OAM光束处理。
2023-10-12 physics.optics
Orbital Angular Momentum-based Space Division Multiplexing for High-capacity Underwater Optical Communications
为了提高水下光通信系统的容量，我们采用空间域同时传输多个正交的空间光束，每个携带一个独立的数据信道。本文研究了四束绿色轨道角动量（OAM）光束通过单光阑的复用传输。此外，我们调查的降解效果的散射/浊度，水流，和热梯度引起的湍流，我们发现，热梯度造成的扭曲和浊度造成的损失最多。我们使用两种不同的数据生成技术，一个在1064 nm的10-Gbit/s/光束和一个在520 nm的1-Gbit/s/光束，我们使用这两种技术，因为目前的数据调制技术是更快的红外（IR）比绿色。对于更高速率的链路，数据在IR中调制，并且使用专门设计的超颖表面相位掩模在绿色中执行OAM压印。对于较低的速率，直接调制绿色激光二极管。最后，我们表明，通道间串扰引起的热梯度可以减轻使用多通道均衡处理。
2016-04-23 physics.optics
Spatial and polarization division multiplexing harnessing on-chip optical beam forming
片上空间和偏振复用技术已经成为提高集成光收发器带宽的一种有力策略。最先进的多路复用器需要精确控制不同导光模式之间的相对相位或空间分布，严重损害了器件的带宽和性能。为了克服这一限制，我们提出了一种新的方法的基础上集成波导和光束的导模之间的耦合在芯片平面上自由传播。导模和自由传播光束之间的倏逝波耦合的工程允许具有最先进性能的空间和偏振复用。为了证明这种方法的潜力和多功能性，我们已经开发了一个双偏振复用链路和三模复用链路使用标准的220 nm厚的绝缘体上硅技术。双偏振链路显示出180 nm的测量-35 dB串扰带宽，而三模链路显示出195 nm的-20 dB串扰带宽。这些带宽覆盖S、C、L和U通信频带。我们使用这些链路来演示每个40 Gbps的两个和三个非归零信号的无差错传输（误码率< 10-9），对于双极化和三模式链路，功率惩罚分别低于0.08 dB和1.5 dB。这里针对两种偏振和三种模式所展示的方法也适用于未来更复杂的复用方案的实现。
2022-12-25 physics.app-ph physics.optics
Digitally synthesized beat frequency multiplexing for sub-millisecond fluorescence microscopy
荧光成像是揭示生物样品分子组成的最广泛使用的方法。然而，荧光探针的弱光发射以及成像速度和灵敏度之间的权衡对于获取快速现象的无模糊图像是有问题的，例如活细胞和组织中的亚毫秒生化动力学以及高速流动的细胞。我们报告了一种解决方案，实现实时像素读出速率比现代电子倍增器电荷耦合器件（EMCCD）-高速荧光成像技术的黄金标准快一个数量级。被认为是使用射频多路复用激发（FIRE）的荧光成像，这种方法使用数字合成光场的拍频将图像映射到射频光谱中。我们展示了在4.4 kHz的帧速率下静止细胞的衍射限制共聚焦荧光成像，以及在大约每秒50，000个细胞的吞吐量下流动的荧光显微镜。
2013-03-05 physics.optics
Parametric amplification of orbital angular momentum beams based on light-acoustic interaction
携带轨道角动量（OAM）的光束的高保真放大对于OAM复用和其他基于OAM的应用是非常关键的。本文首次研究了OAM光束的受激布里渊放大（SBA），分别在共线和非共线坐标系下研究了光-声耦合的能量转换效率和放大信号的相位结构。结果表明，该放大器可以有效地放大OAM信号，且不引入明显的噪声，输出信号的模式与泵浦模式和几何框架无关。同时，通过相干光-声相互作用，将依赖于光学模式和几何坐标系的OAM态加载到声子中，这在OAM复用中具有更为基础的意义和巨大的应用潜力。
2015-08-09 physics.optics
Test of mode-division multiplexing and demultiplexing in free-space with diffractive transformation optics
近年来，模分复用（MDM）已被提出作为一个有前途的解决方案，以增加在自由空间和光纤传输的光网络的信息容量。本文介绍了基于可见光范围内光学变换的模分复用衍射光学元件的设计、制作和测试。利用三维高分辨电子束光刻技术，在玻璃衬底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯抗蚀剂层，制作了衍射光学器件。相同的光序列被用于输入模式复用和自由空间传播后的模式分类。这些光学器件具有高度的小型化水平和效率，非常适合集成到电信应用中的下一代模分（解）复用平台中。
2016-12-19 physics.optics
Beaconless Auto-Alignment for Single-Wavelength 5 Tbit/s Mode-Division Multiplexing Free-Space Optical Communications
针对模分复用自由空间光通信中信标对准的复杂性与误差问题，提出一种无信标自动对准系统，实现更高精度与更快捕获，并支持单波长链路创纪录的 5.14 Tbit/s 传输速率。
2024-05-31 eess.SP physics.optics
Divergence-degenerated spatial multiplexing towards ultrahigh capacity, low bit-error-rate optical communications
轨道角动量（OAM）光束的空间模式（解）复用是解决未来带宽问题的有希望的解决方案，但是随着模式阶数的快速增加的发散严重限制了OAM模式的实际可寻址数量。在这里，我们提出了一组多涡旋几何光束（MVGB）作为高维信息载体，凭借三个独立的自由度（DoF），包括中心OAM，子光束OAM和相干态相位。新的模式基组具有高发散简并性，并且在所有空间模式之间具有高度一致的传播行为，能够将可寻址空间通道比OAM基增加两个数量级。实验实现了三自由度MVGB模式的复用（解复用）和基于共轭调制的移键控编/解码，并证明了中心偏移和相干背景噪声引起的超低误码率。我们的工作为下一代大规模密集数据通信提供了有益的基础。
2021-10-17 eess.SP physics.optics
Free Space Optical Polarization De-multiplexing and Multiplexing by means of Conical Refraction
为了提高自由空间光通信的信道容量，提出了利用锥形折射实现偏振解复用和复用。所提出的技术是基于前向-后向光学变换发生时，光束沿光轴连续传播的两个相同的双轴晶体与其锥形折射特征向量的方向相反。我们提出的圆锥形折射解复用和复用技术的有用性的实验证明，通过增加一个数量级的信道容量在光频率在传播距离为4米。
2013-01-08 physics.optics physics.space-ph
Optimal conditions for multiplexing information into ring-core optical fibers
在光通信中，空分复用是一种很有前途的增加光纤网络容量的策略。它依赖于支持多种空间模式传播的现代光纤设计。这些光纤之一，环芯光纤（RCF），能够传播携带轨道角动量（OAM）的模式，并已被证明不仅可以增强经典，而且可以增强量子通信系统。典型地，RCF空间模式被用作使用不同拉盖尔-高斯（LG）光束耦合到光纤中的数据流的正交传输信道。在这里，我们研究的最佳条件，复用信息到环芯光纤在这个方案。我们确定哪些是要考虑的最相关的LG光束，以及如何通过根据光纤参数适当调整光束宽度来最大化它们的耦合效率。我们的研究结果表明，耦合效率取决于OAM值，这可能会限制可实现的传输速率。在这方面，我们表明，LG光束是不是最佳的选择耦合到RCF的信息。相反，另一类承载OAM的光束，即完美涡旋光束，允许这些光纤支持的所有空间模式具有近乎完美的耦合效率。
2021-01-19 eess.SP physics.optics quant-ph
All-diamond optical assemblies for a beam-multiplexing X-ray monochromator at the Linac Coherent Light Source
最近在直线加速器相干光源（LCLS）上实现的双晶金刚石（111）单色器能够将初级X射线光束分成粉红色（透射）和单色（反射）分支。厚度为100 μ m的第一单色晶体提供足够的X射线透射率，以使两条光束线能够同时操作。在这里，我们报告的设计，制造和X射线表征的第一和第二（300微米厚）的晶体中使用的单色器和光学组件持有这些晶体。每个晶体板具有约5 × 2 mm2的区域，具有低缺陷浓度，足以用于LCLS处的X射线光学器件。保持晶体的光学组件被设计成提供在刚性基板上的安装并使安装引起的晶体应变最小化。使用双晶X射线形貌术评估了诱导应变，发现在晶体的5 X 2 mm 2工作区域上诱导应变很小。
2014-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spatial Division Multiplexing for Multiplex Coherent Anti-Stokes Raman Scattering
本文提出利用少模微结构光纤的空间模式复用技术，将窄带泵浦光与宽带超连续谱分别在不同模式中传输并合并，成功实现了自参考多路相干反斯托克斯拉曼散射微光谱学，并分析了其光谱分辨率、信噪比及放大效应。
2023-03-31 physics.optics
Multiplexing schemes for optical communication through atmospheric turbulence
自由空间光通信中的一个中心问题是如何改善发射机和接收机之间的信息传输。通信信道的容量可以通过使用以下任一项的独立模式的多路复用来增加：（1）MIMO（多输入多输出）方法，其中利用从从发射器阵列到接收器阵列的传递矩阵的奇异值分解获得的模式进行通信，或者（2）OAM（轨道角动量）方法，它使用携带角动量的涡旋光束。在这两种情况下，可用模式的数量受到发射器和接收器的有限孔径以及湍流大气的影响的限制。本文的目标是双重的：首先，我们表明，MIMO和OAM复用方案是密切相关的。具体地，在圆形孔径的情况下，传输矩阵的可用奇异模式基本上与常用的拉盖尔-高斯涡旋光束相同，只要这些涡旋光束具有取决于波长、从发射器到接收器的距离以及它们的孔径的半径比的特定半径。其次，我们将相位屏方法引入随机介质中光束传输的数学框架，研究了大气湍流对通信模式的影响。
2019-12-04 eess.SP physics.optics
Multiplexed vector beam conversion via complex structured matter
University of Oxford（牛津大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文提出了一种通过复数结构物质实现多路矢量光束转换的框架，利用斯托克斯天空之王展示单个元件可同时满足多个输入输出关系，实现时间与波长分复用。
2025-12-28 physics.optics
Single-shot thermal ghost imaging using wavelength-division multiplexing
鬼成像是一种很有潜力的成像技术，它利用目标场景的相关测量数据，通过一系列模式重建目标场景。受多炮原理的限制，GI通常需要较长的采集时间，并且在动态场景的观察中受到限制。针对这一问题，本文提出了一种基于波分复用技术的单次热鬼像成像方案。具体地说，我们通过调制宽带光源与波长相关的漫射器同时产生数千个图案。这些图案携带场景的空间信息，然后将相关的测量值耦合到光谱仪中进行最终重建。该技术大大提高了虚反射成像的速度，促进了动态虚反射成像的应用。
2018-04-11 physics.optics
Parallel random LiDAR with spatial multiplexing of a many-mode laser
我们提出并实验证明并行激光雷达使用随机强度波动从一个高度多模激光。我们优化了一个简并腔，使其具有多个不同频率的空间模同时激射。它们的时空跳动产生了超快的随机强度波动，这些波动在空间上被解复用，以产生数百个不相关的时间轨迹，用于并行测距。每个通道的带宽超过10 GHz，导致测距分辨率优于1 cm。我们的并行随机LiDAR对交叉通道干扰具有鲁棒性，并将促进高速3D传感和成像。
2023-03-24 physics.optics
Space Division Multiplexing in Optical Fibres
几十年来，光通信技术取得了巨大而稳定的进步，为我们日益信息化的社会和经济提供了关键资源。这些进展主要是在寻找创新方法来增加单根光纤的数据承载能力。在这项研究中，研究人员探索了（并接近最大限度地利用）每一个可用的自由度，甚至商业系统现在也利用时间，波长，偏振和相位的多路复用来加速光纤基础设施中的更多信息。显然，在这些系统中，一个潜在的巨大改进来源尚未开发：光纤可以轻松地支持数百种空间模式，但今天的商业系统（单模或多模）没有尝试将这些用作独立信号的并行通道。
2013-03-15 physics.optics
Interface and spectrum multiplexing ptychographic reflection microscopy
本文提出界面与光谱复用叠层反射显微术，利用多波长照明在单次实验中同时获取波长依赖的表面结构与形貌信息，解决多层半导体材料反射叠层成像中相位恢复失败问题，为极紫外元素特异性检测提供新途径。
2024-12-31 physics.optics
Dynamic control of mode modulation and spatial multiplexing using hybrid metasurfaces
设计能够动态控制散射电磁波并工作在近红外（NIR）和光学区域的可重构超表面仍然是一项具有挑战性的任务，这受到静态材料性质和固定结构的阻碍。相变材料（PCM）可以在非晶态和晶态之间提供高对比度的光学折射率，因此有望作为可重构超表面的可行材料。在这里，我们提出了一种混合超颖表面，可以任意调制入射光的复振幅均匀的振幅和充分的$2π$相位覆盖，利用复合同心环（CCR）与不同比例的金和PCM。我们设计的超颖表面具有双功能，能够分裂光束或产生涡旋光束的金属和半导体状态的氧化钒（VO2）之间的热切换，分别。它可以很容易地集成到具有超小尺寸的低损耗光子电路中。我们的元器件作为一个新的范例，主动控制光束，这可能会打开新的机会，信号处理，存储器存储，全息和防伪。
2020-02-10 physics.app-ph physics.optics
Incoherent mode division multiplexing for high-security information encryption
针对相干模分复用易受环境扰动影响的问题，本文提出利用结构随机光束相干度的非相干模分复用加密协议，无需模式正交且容量原则上无上限，可在恶劣环境下实现高精度光信息加密解密。
2023-04-13 physics.optics
An orthogonal-to-non-orthogonal multiplexing format converter
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
针对下一代灵活光网络，提出并演示了一种通用的正交到非正交复用格式转换器，利用基于Talbot处理器实现高速相干光传输网络应用，展示了灵活转换及验证了数字子载波复用密集接入场景。
2026-07-07 physics.optics
Steady information transfer through free-space employing orthogonal aberration mode division multiplexing
在本文中，我们提出并实验证明通过自由空间的信息传输使用的激光束编码与多个正交的像差模式在其相位分布。我们使用Zernike多项式，形成一个完整的基函数来表示像差模式。用户信息被编码为多个泽尼克模式的振幅，其线性组合用于定义发射站中激光束的波前。因此，它需要单相调制设备，因为多路复用是数字地完成的，从而提供了所使用的模式的数量和类型的灵活性。接收站使用波前传感器，该波前传感器从被解码以检索用户信息的单个测量给出所有像差模式的直接测量。传输机制使得能够使用多个模式和每个模式的多个强度来编码用户信息和外部扰动补偿，利用正交模式的完整性。
2019-10-04 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Performance Metrics and Design Parameters for a Free-space Communication Link Based on Multiplexing of Multiple Orbital-Angular-Momentum Beams
研究了轨道角动量复用自由空间数据链的设计参数。功率损耗，信道串扰和功率损失的链路进行了分析的情况下，发射机和接收机之间的不对准（横向位移，接收机角度误差，或发射机指向误差）。基于自由空间传输引起的光束发散，讨论了系统功率损耗与链路距离、发射光束尺寸和接收孔径尺寸的关系。我们还描述了在给定的横向位移或接收器角度误差下，不同的接收器孔径尺寸和传输的OAM光束的模式间隔的权衡。通过仿真和实验表明：（1）发射光束尺寸和接收孔径越大，系统对横向位移的容忍度越高，但对接收角度误差的容忍度越低;（2）模式间距越大，使用的OAM电荷越多，系统的功率损耗越大，但信道串扰越小;因此当系统功率损耗占主导时，具有小模式间隔的系统显示出较低的系统功率损失（例如，较小的横向位移或接收器角度误差）而具有较大模式间隔的模式在信道串扰占主导时显示出较低的功率损失（例如，较大的横向位移或接收机角度误差）;（3）横向位移和接收机角度误差的影响并不一定是独立的;作为两者结合的一个例子，还研究了发射机指向误差对系统的影响。
2014-08-28 cs.IT math.IT physics.optics
Multiplexed broadband beam steering system utilizing high speed MEMS mirrors
我们提出了一种基于微机电系统技术的光束转向系统，其特征在于在宽波长范围内高速转向多个激光束。通过利用宽带金属涂层的高速微镜，我们的系统具有灵活性，同时纳入了广泛的波长和多个光束。我们演示了两个独立的光束在不同的波长（780和635 nm）在一个共同的5x5阵列与4 us的建立时间的重新配置。光学系统的完整仿真提供了对系统可扩展性的见解。这种系统可以为需要快速激光多路复用的应用提供通用工具。
2009-02-10 physics.optics
Photonic reservoir computer based on frequency multiplexing
水库计算是一种大脑启发的信息处理方法，非常适合模拟实现。我们报告了一个光子实现的水库计算机，利用频域复用编码神经元状态。该系统以20 MHz的速率同时处理25条梳状线（即25个神经元）。我们说明了两个标准的基准任务的性能：信道均衡和时间序列预测。我们还表明，频率复用允许输出权重在光域中实现，通过光衰减。我们讨论了高速高性能低足迹实现的前景。
2022-05-22 cs.NE physics.optics
Reducing multi-photon rates in pulsed down-conversion by temporal multiplexing
我们提出了一种简单的技术，以减少从脉冲自发参量下转换的高阶光子事件的发射率。该技术使用锁模超快激光器的腔外控制，以同时增加重复频率并降低来自泵浦光束的每个脉冲的能量。我们将我们的方案应用到光子量子门中，在2光子和4光子实验中，非经典干涉可见度得到了改善，在2光子情况下，量子门保真度和纠缠态的产生也得到了改善。
2012-02-21 physics.optics quant-ph
Spatial multiplexing of soliton microcombs
双梳干涉测量法利用两个光学频率梳将光场的频谱映射到射频信号，而不使用移动部件，从而提高了速度和精度。然而，该方法由于与操作多个激光频率梳相关联的复杂性和苛刻的稳定性而变得复杂。为了克服这些挑战，我们演示了从单个光学微谐振器和单个连续波激光器同时产生多个频率梳。类似于空分复用，我们产生几个耗散克尔孤子状态-循环孤子脉冲驱动的连续波激光-在不同的空间（或偏振）模式的$\mathrm{MgF_2}$微谐振器。最多可同时产生三个不同的梳，具有良好的互相关性和大量的重复率差异，有利于快速采集和有效抑制孤子互调产物。双梳光谱与振幅和相位检索，以及呼吸孤子的光学采样，实现了自由运行的系统。与光子集成谐振器的兼容性可以使基于双梳和三梳的方法能够部署到当前技术仍然不切实际的应用中。
2018-09-12 physics.optics
Scalable wavelength-multiplexing photonic reservoir computing
提出一种利用法布里-珀罗激光器纵模的波分复用光子储备池计算架构，通过并行物理神经元与串联虚拟神经元实现四通道并行处理，显著提升运行速度并在光纤通信信号均衡任务中表现优越且具备高度可扩展性。
2023-05-24 eess.SP physics.optics
100 Mfps ghost imaging with wavelength division multiplexing
Graduate School of Natural Science and Technology, Kanazawa University（金泽大学自然科学技术研究学院）；Faculty of Mechanical Engineering, Institute of Science and Engineering, Kanazawa University（金泽大学理工学研究院机械工程学部）
本研究通过波长分割复用技术实现100Mfps的超快光子鬼成像，突破传统帧率限制，适用于快速动态过程研究。
2025-12-20 physics.optics
Dual-comb femtosecond solid-state laser with inherent polarization-multiplexing
双梳光谱是一种快速发展的技术，可以实现原子和分子的超精密宽带光学诊断。这种强大的工具通常需要两个锁相飞秒激光器，但它已被证明，它可以实现没有任何稳定，如果梳是从一个单一的激光腔产生。尽管如此，不可避免的内在相对相位波动总是对任何光谱测量的精度设置了限制，迄今限制了批量双梳状激光器模式分辨研究的适用性。在这里，我们展示了一个多功能的概念，低噪声双梳发电机从单腔飞秒固体激光器的基础上本征偏振复用内的光学各向异性增益晶体。由于腔内空间分离的正交偏振光束，两个子100 fs的脉冲序列同时产生的1.05 $μ$ m Yb：CNGS振荡器的重复频率差为4.7 kHz。激光器表现出最低的相对噪声曾经证明了散装双梳源，支持自由运行模式分辨光谱测量超过一秒钟。此外，开发的双梳产生技术可以应用于任何利用双折射有源晶体的固体激光器，铺平了道路，走向一类新的高度相干，单腔，双梳激光源工作在各种光谱区域。
2020-09-11 physics.optics
Detection and demultiplexing of cylindrical vector beams enabled by rotational Doppler effect
柱面矢量光束的探测在粒子观测、模分复用等研究中具有重要意义。本文基于旋转多普勒效应实现了对柱面矢量光束的全面检测，包括对模式基的拓扑荷、振幅和相位的分析。我们构造了一种模式解复用方案，通过傅里叶变换获得收集到的散射光拍频信号的振幅、相位。该方法同时解决了CVB拓扑电荷的绝对值和符号的问题，这是现有的极化检测技术所不能简单实现的。本研究为相关研究提供了一个高效、定量、完整的检测CVBs的方法。
2021-12-24 physics.optics
Parallel spatial photonic Ising machine using spatial multiplexing for accelerating combinatorial optimization
提出并行空间光子伊辛机（pSPIM），利用空间复用同时计算多个伊辛哈密顿量，加速大规模组合优化问题（如Max-Cut）的最优解搜索。
2025-02-26 cond-mat.dis-nn physics.app-ph physics.optics
High-Fidelity Optical Monitoring of Laser Powder Bed Fusion via Aperture Division Multiplexing
本文提出孔径分割复用（ADM）方法，通过共用光学元件同时实现激光聚焦与高保真光学监测，并在LPBF试验台上验证其可分辨细至4.3微米的孔隙，为部件疲劳性能的过程内合格鉴定提供新途径。
2024-11-20 physics.optics
Towards high-capacity quantum communications by combining wavelength- and time-division multiplexing technologies
光通信系统能够将信息从一个用户发送到另一个用户，通过自由空间或光纤传播的光束，因此如何在更短的时间内发送更大量的信息是一个长期关注的问题，一个有前途的方法是使用光子的不同自由度的复用来并行处理多个信道中独立的大量信息。本文结合波分复用和时分复用技术，利用硅纳米线波导中的四波混频，制备了不同时隙的多频模式时间仓纠缠光子对源，并将纠缠光子独立地分配到3 × 14个波长的信道中，与单信道系统相比，可以显著提高量子通信的比特率。我们的工作为实现大容量量子通信和产生多光子非经典态提供了一条新的途径。
2018-03-06 physics.optics quant-ph
Correlation invariance unlocks robust calibration-free orbital-angular-momentum multiplexing transmission under dynamic scattering scenarios
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Shenzhen Research Institute, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学深圳研究院）；College of Information Science and Engineering, Huaqiao University（华侨大学信息科学与工程学院）；Institute of Photonics Technology, Jinan University（暨南大学光子技术研究所）；Photonics Research Institute, Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学光子学研究所）
本文提出相关性不变性方法，实现动态介质中鲁棒的轨道角动量多路复用传输，无需预校准或训练，展示了在静态和动态散射下的高保真传输性能。
2026-04-28 physics.optics
On the relation between periodically deflected and transverse mode-locked laser beams
本研究通过对比解析建模与实验分析，揭示了横向锁模（TML）光束与周期性偏转光束在强度和相位动力学上的本质差异，证明TML光束并非后者的高速变体，但仍适用于高速激光扫描。
2025-03-15 physics.optics
Encoding information in the mutual coherence of spatially separated light beams
相干性从其最早的日子起就被用作光通信的资源。它广泛用于数据的多路复用，但不用于数据的编码。在这里，我们介绍了一种编码方案，我们称之为\textit{mutual coherence coding}，在空间分离的光束的相互相干编码信息。我们描述了它的实现和分析其性能，通过推导出相关的品质因数（信噪比，最大比特率，和频谱效率）相对于发送的波束的数量。互相关编码产生所传输信号的数量与所采用光束的数量的二次缩放，这可能有利于密码学和数据安全。
2022-08-02 eess.SP physics.optics
Two-Photon Spatial Multiplexing: Image Encoding in Gaussian Noncircularity of Light
Beijing Normal University（北京师范大学）；University of Macau（澳门大学）
该研究利用高斯光的联合非圆性这一隐藏统计自由度，通过混合随机相位光栅阵列实现同光束中两幅图像的双光子关联解码，无需物理滤光，且抗杂散光干扰。
2026-10-15 physics.app-ph physics.optics
Reservoir computing based on a silicon microring and time multiplexing for binary and analog operations
水库计算（RC）的光子实现承诺达到超高带宽的操作与适度的培训工作。一些光电演示报告了语音识别、物体分类和时间序列预测等硬任务的最新性能。在空间和时间上扩展这些系统面临着控制复杂性，尺寸和功率需求方面的挑战，这些挑战可以通过集成光学解决方案来缓解。硅光子学可以成为实现这一目标的颠覆性技术。然而，迄今为止，实验演示一直集中在空间分布的水库，其中大量使用的分离器/组合器和互连损失限制了节点的数量。在这里，我们提出并验证了一个全光RC方案的基础上，硅微晶体（MR）和时间复用。输入层以泵浦光束的强度编码，该泵浦光束非线性地转移到MR中的自由载流子浓度并压印在次级探针上。我们利用自由载流子的动力学来创建一个链状的水库拓扑结构，具有50个虚拟节点。我们通过解决两个非平凡的任务：延迟XOR和鸢尾花的分类，给出RC的概念证明。这形成了基本的构建块，从该构建块可以利用有限的资源集实现具有数千个节点的较大的混合时空库。
2021-01-01 physics.app-ph physics.optics
A three-dimensional acousto-optic deflector
本文提出一种结合双程声光偏转器与Littrow光栅的三维声光偏转系统，实现高速、大范围的多路复用轴向与横向光束控制，可生成可重构三维光学图案，适用于显微镜、激光加工及中性原子量子技术。
2025-10-09 physics.app-ph physics.atom-ph physics.optics
Reducing The Impact Of Adaptive Optics Lag On Optical And Quantum Communications Rates From Rapidly Moving Sources
针对快速移动源中自适应光学滞后导致通信速率下降的问题，提出空间分离先导信标加时间延迟的协议，使低轨卫星对地诱骗态量子密钥分发密钥率最高提升215%，并给出波分复用系统修改方案。
2023-04-09 physics.optics quant-ph
Generation of superhelical time-varying OAM beam with space-time-coding digital metasurface
最近提出的利用高次谐波产生的轨道角动量随时间变化的极紫外（EUV）光束为量子激发控制和粒子操纵提供了非常好的工具。然而，这种方法不容易扩展到其他频率范围。在这里，我们设计了一个空时编码的数字元表面工作在微波频率实验产生不同模式的时变OAM。我们还介绍了一个概念的超螺旋度的时变OAM与高阶扭曲的波前结构，这可以进一步实现通过超颖表面的反射相位剖面在时间上的非线性。通过开发一种双探针测量技术，我们动态地映射OAM场模式随时间变化。提出的超螺旋时变OAM光束为粒子操纵和OAM复用通信铺平了道路。
2022-09-23 physics.app-ph physics.optics
Large-scale integrated reconfigurable orbital angular momentum mode multiplexer
最近的实验表明，在轨道角动量复用光互连网络的链路容量提高其潜力。同时，需要紧凑的光子集成轨道角动量（解）复用器件来解决诸如高可扩展性、快速可配置性、低成本和低功耗的要求。在这里，我们报告了一个大规模的集成可调谐轨道角动量模式复用器，它支持多达20个复用轨道角动量模式超过16个波长的通道，30 GHz的信道间隔。9个复用的OAM光束编码的28 Gbaud 16正交幅度调制信号的测试床的演示，实现了1.008 Tbit s-1的聚合速率与低的惩罚和亚微秒的轨道角动量模式的重构速率。该器件为取代笨重的衍射光学元件提供了一种有效的解决方案，为光互连网络中的轨道角动量复用铺平了道路。
2020-08-03 physics.app-ph physics.optics
Transmission of optical communication signals through ring core fiber using perfect vortex beams
本文实验研究了完美涡旋光束和 Laguerre-Gaussian 光束在环芯光纤中的生成与传输特性，发现完美涡旋光束能减小环半径变化并耦合更高光功率，从而降低通信链路功率要求，为高维量子通信奠定基础。
2023-09-13 physics.optics quant-ph
High-speed plasmonic electro-optic beam deflectors
高度集成的有源纳米光子学解决了器件占用空间和操作速度的需求，是下一代光网络的关键技术。等离子体激元系统已被证明是缓解电光器件中的当前性能限制的有力竞争者。在这里，我们展示了一个等离子体光学相控阵列（OPA）组成的两个10- $μ$米长的等离子体移相器，用于控制两个亚波长分离的发射器的远场辐射模式的混叠自由波束转向与$\pm5^\circ$的角度范围和平坦的频率响应高达18 GHz（与1.2太赫兹的潜在带宽）。具有大的空间重叠的极端光场和静电场限制导致高相位调制效率（$V_πL=0.24\: \text{Vcm}$）。使用等离子体激元锂酸盐技术进行光束操纵的演示方法提供了无惯性、鲁棒、超紧凑和高速的光束转向。
2021-02-08 physics.app-ph physics.optics
A high-speed tunable beam splitter for feed-forward photonic quantum information processing
我们利用高速、偏振无关的可调谐分束器实现了用于路径量子比特的量子门。两个电光调制器在马赫-曾德尔干涉仪中充当高速移相器，并快速调整其分光比。我们测试其性能与预示单光子，观察偏振无关的干涉对比度超过95%。开关时间约为5.6ns，最大重复频率为2.5MHz。我们展示了可调前馈操作的单量子位门的路径编码量子位和两个量子位门通过测量诱导的两个光子之间的相互作用。
2012-02-07 physics.optics quant-ph
Multiprobe time reversal for high-fidelity vortex-mode-division multiplexing over a turbulent free-space link
光子的轨道角动量（OAM）为通过模分复用（MDM）提高自由空间量子密钥分发（QKD）的安全密钥速率提供了一个自由度。然而，大气湍流会导致大量的模式串扰，这是自由空间QKD的MDM长期面临的挑战。在这里，我们表明，多个探测光束的时间反演波前的数字生成是一种有效的方法，用于减轻大气湍流。我们通过实验表征七个OAM模式传播后，通过340米的室外自由空间链路，并观察到平均模式串扰低至13.2%，通过实施实时时间反转。当模间距$Δ\ell$为2时，串扰可进一步降低到3.4%。我们实现了一个经典的MDM系统的原理证明演示，并通过使用时间反转的比特错误率从$3.6\times 10^{-3}$减少到小于$1.3\times 10^{-7}$。我们还提出了一个实用的和可扩展的方案，高速，模式复用QKD通过湍流链路。通过使用更快的设备可以进一步减小模态串扰。我们的方法可以是有用的各种自由空间的应用，需要串扰抑制。
2021-03-03 physics.ao-ph physics.app-ph physics.optics
