中國的這個27.5公里 據說國外做不到1公里

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不久前，清華大學航天航空學院航電實驗室傳來消息：該實驗室成功完成世界首次微波頻段軌道角動量（OAM）電磁波27.5公里長距離傳輸實驗。

相比之下，根據公開報道，國外類似實驗基本沒有超過1公里。

這次微波頻段OAM電磁波長距離傳輸實驗成功為未來長距離大容量OAM電磁波空間傳輸研發奠定了關鍵理論和技術基礎，

開創了中國在國際上引領長距離電磁波軌道角動量傳輸研究和發展的新局面。

什麼是軌道角動量電磁波？

軌道角動量電磁波顧名思義是具有軌道角動量的電磁波（普通平面電磁波軌道角動量為零），又稱渦旋電磁波，這種電磁波具有螺旋相位面。

如果你看不懂這段話，就直接看圖吧。

軌道角動量電磁波與常規電磁波示意圖

OAM波的波前方向與傳播軸呈螺旋狀

這種技術的優勢在哪裡呢？

簡單的說：

傳輸的信息量更大。

目前大家常用的移動通信（3G、4G甚至5G）、廣播電視、衛星通信和導航等基本上都是常規的電磁波（頻率低於300GHz）。

這樣的電磁波自100多年前馬可尼首次利用無線電波進行無線通信開始便加以利用，

其利用的維度一直局限於常規電磁波的特徵，

時至今日，信道容量的提升在現有的技術上已經非常非常困難。

科學家指出，其實目前人類對電磁波的了解和利用還非常的粗淺，就如同汪洋大海中只認識了一個小水滴。

電磁波軌道角動量就是區別於電場強度的又一個物理量，如果能善加利用，則可以大幅度地提升電磁波的傳輸和探測能力。

普通電磁波軌道角動量長距離傳輸技術

世界上開始關注OAM是從光領域開始的，1992年美國科學家從理論上證明了這一物理現象後，迅速得到了各國科學家大量關注。

目前已經有德國媒體報道稱：自由空間光傳輸最高紀錄已經達到143公里（奧地利）。

從應用的角度看，普通電磁波已經大量應用於通信、導航、探測領域，

如果能在普通電磁波領域獲得長距離大容量OAM的傳輸能力，其結果將十分誘人。

然而，普通電磁波波束髮散，隨著傳輸距離的增大，環形波束的半徑越來越大。

現有的方法是採用一個大口徑的天線（或天線陣）將整個環形波束接收下來。

但隨著傳輸距離增大，所需接收天線的尺寸也會越來越大，

比如10公里的傳輸，天線口徑將達到100米以上；

100公里的傳輸，則需要1公里半徑天線！

從文獻報道中能看到的該領域進展十分有限，2007年瑞典空間物理研究所模擬驗證了低頻電磁波（頻率低於1GHz）也可以產生類似現象。

2011年，義大利帕多瓦大學在442米的威尼斯湖面上實現了OAM電磁波傳輸。

之後的一些零星公開報道顯示普通電磁波OAM傳輸實驗基本沒有超過1公里。

中國此次實驗的技術創新與突破

清華大學航電實驗室此次突破意義重大。

根據公開報道，清華大學突破了傳統方法，提出了一套僅利用部分波陣面接收的電磁波軌道角動量的傳輸方法，並且在

2016年底前，先後成功完成1公里傳輸（昌平虎峪）、7.3公里傳輸（清華大學至百望山）、13.6公里傳輸（清華大學至香山），以及此次的27.5公里傳輸（10GHz，清華大學至千靈山）。

目前，清華大學航電實驗室正在聯合有關單位，進行距離超過100公里的長距離傳輸實驗。

該領域權威專家強調，中國此次在該領域的對未來發展和應用有十分重要的積極意義，

特別是在未來空間長距離電磁波通信、導航、探測，以及下一代移動通信技術發展，提供了具有自主知識產權的理論和技術儲備。

另外，電磁波OAM量子態最近也被大家廣泛關注，它具有很多普通量子態所不具備的優點。

這次長距離傳輸實驗成功也為未來微波量子OAM態的應用提供了有益的思路。

來源：觀察者網

說到這裡，樓主簡單說兩句人話：

樓主以為，能源和信息技術的突破，將會稱為新一輪工業革命的引爆點；

中國在2016年發射了墨子量子通訊實驗衛星，如今又在這個電磁波OAM傳輸上面取得突破；

雖然樓主不懂這些技術上的事情，

但是這或許就是中國正在竭盡全力，搶佔信息技術領域制高點的表現。

目前中國已經成為5G通信規則的制定者之一，

一旦搶先掌握下一代通訊技術，

中國未來就是信息領域的引領者！

事實上現代社會，從經濟到軍事，各個國家最終比拼的，其實就是信息能力，

誰掌握了信息，誰就掌握了主動！

相信中國在這方面不會落於人後！

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