随着社会的发展和科技水平的提高，人们对通信的速率、容量的要求越来越高。为了提高通信速率，研究者利用了光波的诸多性质，如频率，振幅，偏振态，相位等。但由于光通信速率受到带宽，非线性等问题的干扰，使得光通信速率难以大幅度提高，目前处于瓶颈状态。　　本文将对轨道角动量模式复用和少模复用进行深入的研究和探讨，发展新的维度和复用方式来提高通信速率。文章中的几种方案，在理论分析和实验上分别验证了轨道角动量和少模的复用，解复用的可行性。　　（一）基于轨道角动量光束复用和解复用的研究中，由于轨道角动量光束之间的正交性，它可以作为一个新的维度来传输信号，提高传输速率。文中提出两种方案来实现轨道角动量复用和解复用：一种是基于涡旋达曼光栅的方案，另一种是基于复合涡旋闪耀光栅。文中分别在理论上说明这两种方案的可行性，其次在实验室中使用较高速率的信号在这两种方案中传输，通过借助空间光调制器和相位片，实现了高达160Tbits-1的相干信号的传输。对复合涡旋闪耀光栅来说，其不同位置的拓扑荷数是可调的，因此交换两个位置上轨道角动量光束的拓扑荷数，即可实现这两个位置信息交换，这为动态的调控信息提供了理论依据。实验中使用28Gbits-1NRZ直检信号测试信号之间交换和系统的稳定性。　　（二）基于少模复用和解复用的研究中，提出两种不同方式来实现模式复用和解复用。第一种方案使用复合少模闪耀光栅来实现，该光栅利用不同模式之前的相位特点来产生。这种光栅可以一次性产生和复用不同模式，解复用过程是其复用过程的逆过程。除了提出理论的依据，文中还在实验上实现了使用复合少模闪耀光栅来复用少模信号。第二种方案是基于倾斜光纤光栅的特点来提出的：这种方案使用的原理是，当倾斜光纤光栅在折射率匹配液中，其内部会激发出包层模，再根据相位匹配条件和光路可逆性，从而实现模式产生和复用。