光子轨道角动量复用传输系统利用光子的轨道角动量模式的正交性，为传输复用提供新的自由度，成倍增加信道容量。该系统既可以应用在自由空间光通信领域，也可以应用在光纤通信领域。其核心原理是利用在状态空间具有正交完备性质的光子轨道角动量集合，为通信系统提供一个在状态空间内两两正交的信道集合，进而实现在自由空间及光纤系统中的复用通信。在传统的光复用传输系统的框架下，光子轨道角动量复用传输系统还应具有轨道角动量复用调制模块、传输模块与轨道角动量补偿解复用模块等功能模块。

这种复用传输系统可以与其他复用传输系统兼容，如光波分复用传输系统、光正交频分复用传输系统等，从而实现系统的通信容量爆炸式增长。21世纪10年代，该系统应用的难点包括提升传输距离及降低应用成本等。一方面，在自由空间中传输主要受地形地貌、大气湍流等因素影响，大大降低了涡旋波束传播距离；另一方面，由于光轨道角动量波束的自然属性，即光线沿着一个锥面像涡旋一样螺旋形前进，它只能在特殊的光纤中传播。另外，调制和解调具有轨道角动量的光信号往往需要昂贵庞大的光学器件，如硅基液晶空间光调制器。

虽然对于光子轨道角动量复用传输系统的研究尚处于起步阶段，但相对于已经发展的较为完善的其他传统复用通信传输系统，它无疑是一个解决由信息爆炸导致的频谱资源短缺问题的突破口，受到大量科研工作者的关注。