0 引言

1992年，ALLEN L等人[1]通过实验证明了波面呈螺旋相位分布的拉盖尔-高斯光束具有轨道角动量（OAM），这种具有OAM的光束被称为涡旋光束。涡旋光束表达式中带有相位因子exp（-ilφ），其中i表示虚数单位，φ表示光束空间方位角，l表示涡旋光束所携带的拓扑荷数。理论上，单个光子中l的取值可以为任意整数，且具有不同l的涡旋光束相互正交[1]。利用这一特性进行信息传输，可以提高信道容量和频谱效率。

贝塞尔高斯光束是一种具有无衍射特性和自恢复特性[2-3]的涡旋光束。不同振幅、不同阶数的多个单贝塞尔高斯光束叠加构成多贝塞尔高斯光束[4]，多贝塞尔高斯光束比单贝塞尔高斯光束携带更多的信息容量。凭借这一优势，多贝塞尔高斯光束可以应用在自由空间光（FSO）通信系统中以增加系统容量。但是，在实际应用中大气折射率的随机变化会造成涡旋光束的OAM谱弥散，进而系统导致误码率增大[5-6]。因此，为了有效地降低大气湍流带来的影响，需要对自由空间中传输的多贝塞尔高斯光束的波前进行补偿校正。2015年，XIE G D等人[7]提出了基于泽尼克多项式的随机并行梯度下降（SPGD）算法用于校正畸变的涡旋光束，该算法能较好地校正多路涡旋光束，并能大幅提升涡旋光束的纯度，但是作者只针对由多个非负拓扑荷单贝塞尔高斯光束叠加形成的多贝塞尔高斯光束进行了研究。2016年，北京理工大学付时尧等人[8]提出一种利用基模高斯作为探测光束与盖斯贝格-塞克斯顿（GS）相位恢复算法相结合的涡旋光束预校正方案，该方案对于单个或复合拉盖尔高斯光束有较好的校正效果，但是该团队只针对弱湍流强度情况进行了研究。

基于此，本文提出一种基于GS算法的多贝塞尔高斯光束畸变波前校正方法，采用功率谱反演方法得到各向异性大气湍流相位屏[9]，并研究3种不同湍流强度干扰下GS相位恢复算法对多贝塞尔高斯光束畸变波前校正的情况。

4 结束语

　　本文采用功率谱反演法，产生各向异性大气湍流随机多层相位屏，仿真分析了同号拓扑荷叠加和异号拓扑荷叠加的2种多贝塞尔高斯光束在3种不同大气湍流强度影响下的畸变波前情况，并采用了GS算法对其进行校正。仿真结果表明：在不同湍流强度下，GS算法对同号拓扑荷叠加和异号拓扑荷叠的2种多贝塞尔高斯光束的畸变波前恢复都较为显著，且多贝塞尔高斯光束在校正后，光束中的目标OAM模式的纯度都得到了较大提升，校正后的OAM谱弥散得到了有效抑制。