11月29日，美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)（OSA）發(fā)布了2019年30項(xiàng)世界光學(xué)年度亮點(diǎn)成果（Optics & Photonics News: Optics in 2019）。中科院空天信息創(chuàng)新研究院（以下簡(jiǎn)稱空天院）光學(xué)工程研究部發(fā)布的“鋒芒光束穿透大氣湍流傳輸（Pin-Like Optical Beams to Penetrate Turbulence）”科研成果入選。OSA的年度亮點(diǎn)成果?？O(shè)立于1990年，每年都會(huì)面向世界評(píng)選出30項(xiàng)最令人振奮的科研成果。此前，我國(guó)大陸地區(qū)以第一作者單位共有12項(xiàng)成果入選。

抑制大氣湍流對(duì)激光束傳輸?shù)挠绊懸恢笔鞘澜缧噪y題，制約著激光通信、激光探測(cè)等諸多應(yīng)用的發(fā)展。由于湍流的隨機(jī)性、易變性等特點(diǎn)，人們一直難以找到合適的機(jī)理和方法抑制它的影響。經(jīng)過(guò)十余年的研究和理解，空天院科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，大氣湍流對(duì)激光束的影響是在傳輸中引入隨機(jī)橫向波矢造成的，因此率先提出了通過(guò)構(gòu)建特殊光場(chǎng)分布，使激光在傳輸過(guò)程中逐步消除橫向波矢，從而產(chǎn)生出能夠抑制大氣湍流影響的穩(wěn)態(tài)光場(chǎng)。相比于傳統(tǒng)大氣湍流抑制方法，該方法應(yīng)用難度和成本大大降低。經(jīng)過(guò)多年的探索，空天院先后突破了高效率調(diào)制、長(zhǎng)距離傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)，使得該項(xiàng)技術(shù)正在逐步走向?qū)嵱谩?/span>

研究中，利用該機(jī)理和方法，空天院在世界上率先構(gòu)建了一種鋒芒狀光束，并采用簡(jiǎn)單的光路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了公里級(jí)傳輸，相比于國(guó)際上此類光束最遠(yuǎn)的傳輸距離（米級(jí)），提升了三個(gè)數(shù)量級(jí)，并且產(chǎn)生效率達(dá)到了90%以上，如圖1所示。因此，被評(píng)審專家認(rèn)為是“令人印象深刻的（impressive）”的科研成果。

該技術(shù)和方法有望大幅降低大氣湍流抑制的難度和成本，從而推動(dòng)大氣湍流抑制技術(shù)真正走向?qū)嵱?，提升激光通信、激光探測(cè)等應(yīng)用系統(tǒng)的工作性能。

該項(xiàng)成果最先在2019年5月5日舉辦的CLEO會(huì)議上發(fā)布，其后被美國(guó)應(yīng)用物理快報(bào)-光子學(xué)雜志（APL Photonics）錄用發(fā)表，被編委們認(rèn)定為“該雜志最好的科研成果之一（one of the journal’s best）”，并在網(wǎng)站首頁(yè)的首要位置進(jìn)行了宣傳報(bào)道。

該項(xiàng)成果獲得了中科院重任局專項(xiàng)基金、空天院創(chuàng)新基金的資助和支持。

圖. 公里級(jí)鋒芒光束的大氣湍流影響抑制效果

（a）實(shí)現(xiàn)公里級(jí)鋒芒傳輸?shù)墓饴方Y(jié)構(gòu)

（b）傳統(tǒng)高斯光束的公里級(jí)傳輸

（c）同等條件下鋒芒光束的傳輸效果