海洋-大气湍流通道下的拉盖尔-高斯光束轨道角动量谱分析是自由空间光通信（FSO）领域一个重要的研究方向。自由空间光通信是利用光波作为传输介质的通信技术，它可以用于增强海上或空中的系统通信容量，例如船只之间或船只与飞机之间的通信。拉盖尔-高斯（LG）光束因其独特的轨道角动量（OAM）特性，被广泛应用于FSO通信系统中，以支持多路复用技术，从而提升系统的容量。研究海洋-大气湍流环境下LG光束的轨道角动量谱对于分析FSO-OAM通信系统在海洋-大气通道中的性能至关重要。
本研究提出了一种简洁的公式来精确地描述了在中至强海洋-大气湍流通道中传播的LG光束轨道角动量谱。通过使用简洁的表达式，研究者们可以分析轨道角动量谱随OAM数、传播距离、折射率结构参数以及波长变化的规律。研究结果表明，传输的OAM数增加、距离增长和折射率结构参数增大都会加剧轨道角动量谱的展宽，而使用较长的波长则可以缓解这种展宽效应。这些数据有助于分析在海洋-大气湍流通道下的FSO-OAM多路复用通信系统的性能，并为未来海上通信系统的设计提供理论支撑。
轨道角动量（OAM）是光束携带的角动量的一种形式，它与光束的螺旋相位结构有关。在光通信中，OAM是实现高容量传输的关键因素，因为它可以为不同的传输通道提供独立的自由度。在FSO通信系统中，OAM的使用可以显著提高通信链路的数据传输能力，通过在同一个光束中编码不同的OAM状态来实现数据的并行传输。
研究中提到的轨道角动量谱指的是在特定条件下，不同轨道角动量状态的强度分布。OAM谱的分析对于理解和优化基于OAM的FSO通信系统至关重要。本研究提出了一个新的分析模型，通过数学方法给出了精确的OAM谱表达式，使得研究者能够研究在各种条件下的OAM谱展宽情况。
在分析过程中，研究者使用了简化的表达式来探讨OAM谱随OAM数目的变化规律。这表明，通过理论模型可以准确地预测和计算出在不同传输距离、不同湍流强度以及不同波长条件下的OAM谱展宽情况。由于FSO通信系统在海洋-大气条件下的传输会受到湍流的影响，研究这些影响对于实现稳定和高效的通信链路具有实际意义。
研究中的另一个关键点是，通过分析不同波长对OAM谱展宽的影响，可以为实际通信系统设计提供指导。例如，选择合适的波长可以在一定程度上减少湍流引起的OAM谱展宽，从而提高通信链路的传输性能。这为未来通信系统中波长的选择提供了理论依据。
这项研究不仅在理论上为FSO-OAM通信系统的性能分析提供了新的工具，而且在实际应用中对于设计高效的海洋-大气通信链路具有重要价值。通过对轨道角动量谱的深入分析，可以更好地理解和控制FSO通信系统在面对复杂环境条件时的性能表现，为未来的通信技术发展和实际应用铺平了道路。
