涡旋光改变测量范式！西电郭立新教授团队在国际顶尖学术期刊发表研究成果

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西安电子科技大学郭立新教授团队与南非金山大学Andrew Frobes教授合作，在光学计量学领域取得重大突破，研究成果发表在国际顶级期刊《Light: Science & Applications》。该研究深入探讨了轨道角动量（OAM）涡旋光束在光学计量中的应用前景及基本原理，并阐述了其重要进展。

相比传统光束，涡旋光束拥有更高维度的信息承载能力，可利用线性和旋转多普勒效应精确测量物体的三维运动（包括旋转和平移速度）。其独特的OAM谱特性，极大提升了计量分析能力。这项技术在微纳工程、生物医学、深空探测和量子传感等领域展现出巨大应用潜力。

光学计量的未来将不再局限于光强度的单一维度，而是向频率、相位、极化和OAM等多物理属性的综合利用发展，这将开启一个全新的数据处理时代，显著提升计量的精度、范围和灵敏度。

研究团队展示了如何利用携带OAM的涡旋光束，构建光学计量的新范式。通过分析依赖于OAM和偏振的频率变化，并结合现代多普勒效应的解释，实现了对三维运动粒子的精准定位跟踪。该研究不仅涵盖了经典光学计量，还探讨了在量子纠缠叠加态和单光子态中应用OAM的潜力，这有望通过减少测量次数来降低噪声，进一步提高准确性和精度。郭立新教授指出，传统多普勒效应仅能追踪径向运动，而引入OAM后，可以实现全方位运动跟踪，包括三维螺旋运动，彻底改变了动态系统的计量学。

这项研究得到了国家自然科学基金委和高等学校学科创新引智计划项目的资助。研究成果对光学计量学的发展具有重要意义，为初学者和经验丰富的研究人员提供了宝贵的参考。涡旋光束在探测复杂介质（如环境监测、深部组织成像和噪声信道通信等）方面也展现出显著优势，并有望结合复杂性理论和人工智能技术进一步发展完善。

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