近日，yl6809永利YL集团郭立新教授团队在 Nature 子刊 《Communications Physics》 在线发表大气湍流最新研究成果，论文题为 “Spatially-resolved atmospheric turbulence sensing with two-dimensional orbital angular momentum spectroscopy”。郭立新教授与 南非金山大学院士Andrew Forbes 为论文共同通讯作者，西电yl6809永利YL集团姜文杰博士、程明建副教授为共同第一作者。

《Communications Physics》（中科院物理与天体物理1区Top）是 Nature 旗下高水平物理学期刊，聚焦光学与光子学、凝聚态物理、等离子体物理、核物理等前沿方向。此次研究成果发表于该期刊，彰显了我院在结构光探测、环境光学与智能感知交叉领域不断提升的科研创新能力和国际学术影响力。

大气湍流是制约自由空间光通信、激光成像和远程探测性能的重要因素之一。如何实现对复杂大气环境的高精度表征与高鲁棒性识别，一直是国际光子学和信息光学领域关注的重要科学问题。近年来，结构光已不再仅被视为信息载体，也日益成为复杂介质和环境状态的主动探针。基于轨道角动量（OAM）谱弥散、散斑分布及模态耦合特征开展大气参数反演与环境感知，正成为环境光学与智能探测的重要发展方向。

图1 湍流引起的结构光强度畸变与OAM谱弥散。

图2 径向分辨二维OAM谱的构建

针对传统大气湍流感知方法主要依赖空间积分式一维 OAM 谱、难以有效揭示湍流空间结构特征的问题，团队提出了空间分辨二维 OAM 谱大气湍流感知新方法（如图2所示）。该方法通过在不同径向环带解析光束的 OAM 分布信息，更加全面地表征结构光与大气湍流相互作用过程中的空间特征，并进一步结合机器学习建立了面向复杂湍流环境的智能分类模型，显著提升了模型的稳定性与可靠性，如图3所示。相关成果为自由空间光通信链路监测、自适应优化、环境遥感及高精度大气诊断提供了新的技术路径。

图3 分类准确率与拓扑电荷及径向采样之间的关系

Andrew Forbes 院士是yl6809永利YL集团“华山学者”讲席教授，也是国际光子学领域知名专家，在结构光与量子光子学方向具有重要国际影响力。目前，Andrew Forbes 院士与郭立新教授团队已在我校雁塔校区开展深度合作，共建的结构光实验室已投入运行，围绕结构光场调控、量子信息、智能处理等前沿方向持续推进高水平研究。依托良好的科研平台和国际合作基础，团队为相关方向青年学者和研究生开展高水平科研训练与学术交流提供了广阔空间。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s42005-026-02587-7