在过去的几十年中，带有轨道角动量(OAM)的光束引起了越来越多的关注，在许多领域都显示出破坏性的应用：粒子捕获和镊子处理，高分辨率显微镜，天文冠冕照相，大容量电信和安全性。

　　携带OAM的光束具有特殊的扭曲波阵面，并且具有不同OAM的模式彼此正交，并且可以在相同频率下承载独立的信息信道而不会受到任何干扰。在电信领域，这种未被开发的自由度提供的潜在无限制状态空间为增加光网络的信息容量并以可持续的方式解决频率饱和问题(也称为“光学紧缩”)提供了有希望的解决方案。这种方法对于自由空间和光纤传播都是有效的。

　　当前，迫切需要进一步开发能够在不同的OAM模式之间重新配置和切换的新颖设备，以充分利用OAM为经典通信和量子通信提供的额外自由度。到目前为止，常规方法仅对在OAM上实现移位操作(即加法或减法)有用。

　　首次设计和制造出新颖的光学元件，以紧凑高效的方式进行光的轨道角动量的乘法和除法。这项研究是由意大利帕多瓦大学物理与天文学系的Gianluca Ruffato博士，Michele Massari博士和Filippo Romanato教授进行的。该研究结果最近发表在《光：科学与应用》上。

　　这些光学器件的关键元件由将输入OAM光束的方位角相位梯度映射到圆形扇区的光学变换表示。通过将多个圆形扇区变换组合到单个光学元件中，可以通过将相位分裂并映射到互补的圆形扇区来倍增输入OAM状态的值。相反，通过组合多个逆变换，可以通过将输入光束的不同互补圆形扇区映射为相等数量的圆形相位梯度来实现初始OAM值的划分。

　　设计的光学元件以具有高分辨率电子束光刻的小型且紧凑的仅相位衍射光学器件的形式制造，并且在可见光范围内具有光学特性，以证明可倍增或分割输入的OAM的预期能力光束。这项研究可以发现在高阶OAM模式的乘法生成，基于OAM 光束传输的光信息处理以及电信中的光路由/交换方面的经典和单光子方案中的应用前景。