波士頓大學(xué)光纖專家與南加州大學(xué)光通信系統(tǒng)專家共同開發(fā)出了一種新型光纖，性能足夠穩(wěn)定，可以傳輸被稱作光學(xué)漩渦的環(huán)形激光束。這種環(huán)形激光束也被稱作軌道角動(dòng)量（OAM）光束，不僅可以應(yīng)用于通信領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于原子操縱和光鑷。研究成果發(fā)表在《科學(xué)》（doi: 10.1126/science.1237861）雜志上。
 
      波士頓大學(xué)工程學(xué)教授Siddharth Ramachandran說(shuō)：“自人類發(fā)明出光纖以來(lái)的數(shù)十年間，傳統(tǒng)觀念一直認(rèn)為，在光纖內(nèi)傳輸?shù)腛AM光束本質(zhì)上是不穩(wěn)定的。因而，我們?cè)O(shè)計(jì)的這種可以穩(wěn)定傳輸OAM光束的新型光纖將會(huì)對(duì)科學(xué)和技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這些領(lǐng)域可以充分利用OAM光束的特有性質(zhì)，比如，使用這種光束來(lái)提高光纖的數(shù)據(jù)容量。”
 
      在這項(xiàng)新工作中，Ramachandran、南加州大學(xué)電氣工程教授Alan Willner及其同事不僅證明了光纖中OAM光束的穩(wěn)定性，還證明了OAM光束提高互聯(lián)網(wǎng)帶寬的潛力。
 
      上世紀(jì)90年代以來(lái)，通過(guò)向光纜同時(shí)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)流，并使每個(gè)數(shù)據(jù)流具有不同的波長(zhǎng)或顏色，光纖的帶寬得到了顯著增大，這一過(guò)程被稱作波分復(fù)用。今天，人們提出了一種可以提高帶寬的新方法：沿著不同的路徑或模式向光纖發(fā)送光波，從光纖的一端到另一端每條路徑都攜帶一個(gè)數(shù)據(jù)緩存。然而，與顏色不同的是，不同的數(shù)據(jù)流可以混合在一起，確定哪些數(shù)據(jù)流來(lái)自哪個(gè)源則需要計(jì)算密集型且耗電量巨大的數(shù)字信號(hào)處理算法。
 
      Ramachandran等人提出的策略（OAM模分復(fù)用）將以上兩種方法結(jié)合在了一起。他們將幾種不同顏色加載到每個(gè)模式中，然后再同時(shí)使用多個(gè)模式。與普通光纖不同的是，這些專門設(shè)計(jì)的光纖內(nèi)的OAM模式可在同一根光纖內(nèi)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流，并在接收端保持各個(gè)數(shù)據(jù)流之間相互分離。
 
      Ramachandran的OAM光纖可以攜帶4種模式（通常，光纖中只攜帶2種模式），每種OAM模式僅在單一光波長(zhǎng)上就可以提供高達(dá)400 Gb/s的傳輸速率（10個(gè)波長(zhǎng)上，傳輸速率可達(dá)1.6 Tb/s），傳輸距離超過(guò)0.68英里（1.1公里）。
 
      去年，《自然•光子學(xué)》雜志上報(bào)道了利用OAM編碼可在自由空間內(nèi)每秒傳輸2.5 Tb的數(shù)據(jù)量（大約相當(dāng)于5個(gè)藍(lán)光光盤的存儲(chǔ)容量）（詳見：http://photonics.com/Article.aspx?AID=51210）。但是，這種方法不適用于標(biāo)準(zhǔn)光纖。