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研究背景
光复用技术是一项迫切的研究课题，全世界范围内的学者都在对这一领域进行着深入的研究。多年来，人们提出了波分复用（WDM）、模分复用（MDM）、空分复用（SDM）、偏振复用（PDM）和轨道角动量复用（OAMM）等多种复用技术。
波分复用（WDM）技术使两个及以上不同波长的光信号可以通过单根光纤同时传输，充分利用了光纤在大波长范围内的低损耗特性。该理论最早由Delange于1970年提出，而直到1977年，WDM技术的基础研究才刚刚开始，该研究侧重于通信网络的应用。此后，随着光纤、光源、光电探测器等领域的不断发展，人们对WDM技术的探索也随之加快。
偏振复用技术（PDM）的优势是信号传输量可以成倍增加，因为可以将两个独立的信号分布于同一束光的正交偏振位置上，且两个极化通道在接收端是分开且独立识别的。
随着对更高数据速率的需求不断增长，多路复用的最后一个自由度——空间，在过去十年中被深入研究。其中，模分复用(MDM)主要由 N 个发射器产生信号，它是通过空间模式多路复用器实现的。最终，空间模式支持的信号被传输到少模光纤。在信号传播期间，相同波长上的所有模式都将作为空分复用(SDM)超级信道的一个单元进行处理，即它们被同时放大、衰减和添加，而无法实现单独的模式处理。在 MDM 中，模式的不同空间轮廓（即不同形状）被分配用于不同信道。例如，在一个形状为三角形、正方形或圆形的激光束上发送一个信道。MDM在实际应用中所使用的形状更复杂，并且具有独特的数学和物理特征。这项技术可以说是自20世纪80年代以来，光纤数据传输上最具革命性的突破。MDM技术提供了一种新的实现更多信道并使用单个波长载波增加链路容量的策略。
轨道角动量(OAM)是电磁波的一种物理特征，其中传播路径由螺旋相位波前决定。由于可以利用该特征来建立多个单独的信道，因此无线轨道角动量复用(OAMM)能够有效地提高点到点传输（例如无线回程或前程）中的传输速率。
论文亮点
俄罗斯科学院图像处理系统研究所的Khonina教授研究团队在Opto-Electronic Advances (光电进展) 发表了题为“Optical multiplexing techniques and their marriage for on-chip and optical fiber communication: a review”的综述文章。
Khonina教授的研究小组研发了几种衍射光学元件，用于在自由空间和光纤中实现MDM。但网络带宽就像“自家的衣柜”一样，永远不嫌太大，永远不够用。数据流使得对通信量的需求呈爆炸性增长。简短的电子邮件消息正在占用带宽的动画图像所代替。对于几年前还拥有足够带宽的数据、视频和语音信号广播网络，现在各国电信部门却希望能采用一种打破常规的方法来满足对带宽的无休止的需求。基于在这一研究领域的大量经验，Khonina教授尽可能地总结了多路复用领域的最新且最重要的进展。综述涵盖的主题包括WDM、PDM、SDM、MDM、OAMM，以及WDM-PDM、WDM-MDM和PDM-MDM三种混合技术。其中，仅靠利用混合WDM-MDM多路调制（分配）器，N×M个信道就能通过N个波长和M个导模实现。
论文链接：https://www.oejournal.org/article/doi/10.29026/oea.2022.210127
