Pagmugna sa Vector Vortex Needle Beam ug Ilang Pagpakaylap sa Turbulent Atmosphere

Ang kagubot sa atmospera kanunay nga naghatag usa ka hinungdanon nga hagit sa lig-on nga pagpadaghan sa mga laser, labi na alang sa layo nga transmission sa mga free-space optical communication (FSOC) nga mga sistema. Aron maminusan ang dili maayo nga mga epekto sa kaguliyang sa atmospera, adunay dinalian nga panginahanglan sa paghimo sa mga espesyal nga optical beam.

Impormasyon sa Papel:

Niini nga pagtuon, ang mga kinaiya sa pagpalapad sa Vector Vortex Needle Beams (VVPBs) sa libre nga wanang kay theoretically analyse ug derived, uban sa ilang mga kinaiya sa atmospheric turbulence nga numerically simulated. Ang mga resulta sa simulation nagpakita nga ubos sa samang mga kondisyon, ang VVPBs nagpakita sa ubos nga mga indeks sa scintillation ug mas gamay nga beam wander kay sa conventional Pinhole Beams (PBs) atol sa long-distance transmission. Dugang pa, ang mga VVPB ug PB kay eksperimento nga namugna, ug ang ilang mga indeks sa scintillation ug beam wander gisukod sa usa ka palibot sa laboratoryo nga adunay thermally induced turbulence. Ang eksperimento nga datos nagpamatuod sa teoretikal nga mga kaplag, nga nagpamatuod nga ang mga VVPB adunay mahinungdanong mga bentaha sa pagpakunhod sa mga epekto sa kaguliyang. Kini nga mga kaplag gilauman nga adunay importante nga mga implikasyon alang sa pagpalambo sa free-space optical nga komunikasyon ug remote sensing nga mga teknolohiya.

Ang mosunod mao ang mga bahin sa mga pamaagi sa eksperimento ug mga resulta:

Aron ma-validate ang teoretikal nga mga resulta, una namong gi-eksperimento ang mga VVPB ug PB, ug dayon gisukod ang ilang mga intensidad sa pagpadaghan sa usa ka gubot nga palibot. Ang eksperimento nga setup gipakita sa hulagway sa ubos. Ang usa ka linearly polarized laser beam sa 532 nm gipalapdan ug dayon gibahin sa duha ka mga agianan pinaagi sa usa ka 50:50 beam splitter (BS1) aron mahimong usa ka Mach-Zehnder interferometer. Ang kahayag sa matag agianan gipakita sa usa ka phase-only spatial light modulator (SLM) aron modulate ang phase ug amplitude sa incident beam. Ang modulated beam miagi sa duha ka 4f system, nga naghulagway sa kahayag ngadto sa end plane sa 4f system nga may unity magnification. Ang katapusan nga mga eroplano sa matag 4f nga sistema hingpit nga nagsapaw sa BS4, nga mahimong giisip nga gigikanan nga eroplano. Duha ka cylindrical lens (CA1 ug CA2) ang gibutang sa likod nga focal plane sa mga lente nga L1 ug L3, matag usa, aron masala ang dili gusto nga mga order sa diffraction ug background noise. Ang kahayag nga migawas gikan sa BS4 nagporma og usa ka sinag nga miagi sa usa ka gipainit nga plato aron makamugna og kaguliyang. Human sa pag-agi sa gipainit nga plato, ang sagbayan girekord sa usa ka charge-coupled device (CCD). Ang mga hologram nga gikarga sa duha ka SLM hinimo sa kompyuter. Ang amplitude ug hugna sa duha ka SLM managsama, gawas nga ang usa ka dugang nga π / 2 nga bahin gikarga sa SLM2. Gihimo niini ang kahayag nga makita gikan sa mga SLM sa mga agianan 1 ug 2 orthogonal, nga nagtugot sa pagporma sa mga VVPB. Dugang pa, pinaagi sa pag-ali sa usa ka agianan ug pagbag-o sa hologram, mahimo usab nga mabuhat ang mga PB. Busa, kini nga eksperimento nga pag-setup nakapahimo sa sayon ​​​​nga henerasyon sa mga VVPB ug PB.

Hulagway 1Eksperimento nga pag-setup alang sa pagmugna og VVPBs ug pag-imbestigar sa ilang pagpadaghan sa gubot nga palibot, lakip ang beam expander (BE), lens (L1-L4), charge-coupled device (CCD), beam splitters (BS), spatial light modulators (SLM1 ug SLM2), ug circular apertures (CA1 ug CA2).

Hulagway 2Ang pagtandi tali sa mga resulta sa simulation (unang laray) ug analytical nga mga resulta (ikaduhang laray) sa normalized nga intensity distributions alang sa VVPBs sa z = 400 mm nga eroplano. Ang ikatulo nga laray nagpakita sa cross-sectional nga pagtandi tali sa una ug ikaduhang laray. Ang una nga kolum nagpakita sa kinatibuk-ang intensity, ang ikaduha nga kolum nagpakita sa x-component, ug ang ikatulo nga kolum nagpakita sa y-component. Ang puti nga bar nagpakita sa 3 mm. Ang mga numero (a) hangtod (f) adunay parehas nga mga sukod.

Hulagway 3naghulagway sa simulation model sa VVPBs nga nagpakaylap sa gubot nga atmospera.

Hulagway 4Axial intensity fluctuations sa VVPBs (unang laray) ug PBs (ikaduhang laray) ubos sa lain-laing turbulence intensities.

Hulagway 5Pag-apod-apod sa beam centroid gikan sa 1000 nga intensity realizations sa VVPBs (unang laray) ug PBs (ikaduhang laray) sa lain-laing turbulence intensity.

Hulagway 6Beam spots sa VVPBs nga natala sa usa ka beam profile analyzer sa libre nga luna sa 1 m gikan sa BS4: (a) total intensity distribution, (b) x-component, ug (c) y-component. Ang matag panel adunay gibana-bana nga 7 × 5 mm².

Hulagway 7Mga resulta sa eksperimento nga nagpakita sa kalainan sa (a) scintillation index ug (b) beam wander nga adunay init nga temperatura sa plato para sa PBs ug VVPBs.

Ang mga parameter ug mga detalye sa phase-type nga spatial light modulator nga gigamit niini nga eksperimento mao ang mosunod:

Mubo nga sulat: Nagkalainlain nga mga modelo ang lainlain sa hugna sa modulasyon sa yugto ug kahusayan sa paggamit sa kahayag. Para sa piho nga mga kinahanglanon, palihog kontaka ang sales manager sa inyong tagsa-tagsa ka rehiyon alang sa mga detalye.

Katapusan nga Pahayag:

Ang spatial light modulator (SLM) usa ka kinauyokan nga optoelectronic nga aparato nga naggamit sa electro-optic nga epekto sa likido nga kristal nga mga materyales aron dinamikong makontrol ang spatial nga pag-apod-apod sa mga light wavefront (lakip ang amplitude, phase, o polarization). Isip usa ka hilabihan ka gamhanan nga himan sa modernong optics ug photonics, kini makahimo sa aktibo, tukma, ug dinamikong pagmaniobra sa kahayag sa pagpadaghan sa kawanangan. Sa pagkakaron, ang mga nag-unang pamaagi sa pagmugna og vortex beam naglakip sa spiral phase plate method, spatial light modulator, computer-generated hologram, mode conversion method, metasurface, ug uban pa.

Impormasyon sa Artikulo:

https://doi.org/10.1063/5.0248643