ការអនុវត្តនៃម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហទៅនឹងពន្លឺ vortex សមាសធាតុ

ផ្ទៃខាងក្រោយ

បាតុភូត Vortex ត្រូវបានគេមើលឃើញនៅក្នុងជីវិត ដូចជា បំពង់ទឹកក្នុងអាងងូតទឹកដែលកើតឡើងនៅពេលបង្ហូរទឹក ទឹកដក់ចេញពីកប៉ាល់នៅពេលពួកគេធ្វើដំណើរ ព្យុះកំបុតត្បូង ព្យុះទីហ្វុង និងចរន្តទឹកសមុទ្រ។ ពន្លឺ Vortex (ផ្ទុកនូវសន្ទុះមុំនៃគន្លង, OAM) ត្រូវបានគេរកឃើញដំបូង និងអនុវត្តជាចម្បងនៅក្នុងវិស័យអុបទិក ពោលគឺការបង្កើតនៃ vortex photons និង vortex beams ហើយគំនិតនៃ vortex beams ត្រូវបានស្នើឡើងដំបូងដោយ Coullet et al ។ នៅឆ្នាំ 1989 ។ នៅឆ្នាំ 1922 L. Allen et al ។ តាមទ្រឹស្តីបានបង្ហាញពីអត្ថិភាពនៃ OAM នៅក្នុង vortex beams ដែលបានរុញច្រានវាលចូលទៅក្នុងជួរមុខរបស់ពិភពលោក។

បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងពន្លឺ vortex រង្វង់តែមួយបែបប្រពៃណី ពន្លឺ vortex ចម្រុះ (COV) គឺជាវាលពន្លឺចម្រុះដែលរួមបញ្ចូលគ្នាដោយភ្លើង vortex ច្រើន ហើយដូច្នេះវាមានលក្ខណៈសម្បត្តិស្មុគស្មាញ និងចម្រុះជាង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានសក្តានុពលកម្មវិធីចម្រុះកាន់តែច្រើននៅក្នុងវិស័យផ្សេងៗគ្នា។

ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងការរៀបចំភាគល្អិត ពន្លឺ vortex សមាសធាតុអាចបង្កើតពន្លឺដែលមានសន្ទុះមុំនៃគន្លងខុសៗគ្នា ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការរៀបចំស្មុគស្មាញនៃភាគល្អិត។ នៅក្នុងការទំនាក់ទំនងអុបទិក ពន្លឺ vortex សមាសធាតុអាចបញ្ជូនព័ត៌មានបន្ថែមនៅក្នុងផ្លូវអុបទិកដូចគ្នា ដែលមានសារៈសំខាន់យ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ការបន្តពង្រីកសមត្ថភាពនៃការទំនាក់ទំនងអុបទិក។

ជាមធ្យោបាយមួយក្នុងចំនោមវិធីសំខាន់ៗក្នុងការកែប្រែវាលអុបទិក ម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងវិស័យផ្សេងៗ ដោយសារភាពងាយស្រួលនៃប្រតិបត្តិការ និងសមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតបែបផែនរូបភាពល្អ ហើយការប្រើប្រាស់ម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហ ដើម្បីបង្កើតពន្លឺ vortex មានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ទូលំទូលាយទាំងក្នុងទំនាក់ទំនងអុបទិក និងការរៀបចំភាគល្អិត។

អរូបី

វ៉ោយទ័រអុបទិកគឺជាធ្នឹមមួយដែលមានរលកដំណាក់កាល helical ជាមួយនឹងសន្ទុះមុំគន្លង (OAM) ដែលអាចផ្ទុកលេខបន្ទុកលើប៉ូឡូញផ្សេងៗគ្នា។ ភាពជឿនលឿននាពេលថ្មីៗនេះក្នុងការស្រាវជ្រាវ vortex beam បានបដិវត្តន៍កម្មវិធីធ្នឹមដូចជា ការរៀបចំអុបទិកកម្រិតខ្ពស់ ការទំនាក់ទំនងអុបទិកដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់ និងរូបភាពដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។ គ្មានការងឿងឆ្ងល់ទេថា ការបង្កើត និងវិធីសាស្ត្ររាវរកធ្នឹម vortex គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់កម្មវិធី vortex beam ។

គោលការណ៍ជំនាន់

វិធីសាស្រ្តនៃការបង្កើតដោយផ្អែកលើពន្លឺ spatial ជាចម្បងរួមមាន spiral phase plate method, spatial light modulator method, holographic grating method, and column method. ក្នុងចំណោមពួកវា ម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហគឺជាឧបករណ៍អុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលអាចកែប្រែព័ត៌មានរូបវន្តមួយចំនួន ឬទាំងអស់ដូចជាទំហំ ដំណាក់កាល និងស្ថានភាពប៉ូលនៃរលកពន្លឺ។

ដោយប្រើឥទ្ធិពលអេឡិចត្រូអុបទិកនៃគ្រីស្តាល់រាវ ម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហអាចត្រូវបានគេដឹងដើម្បីកែប្រែទំហំ និងដំណាក់កាលនៃរលកពន្លឺដែលកើតឡើង ដូច្នេះរលកពន្លឺដឹងពីការផ្លាស់ប្តូររលកខាងមុខ។ ម៉ូឌុលពន្លឺ spatial អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្ទុក hologram ដើម្បីបង្កើតជាពន្លឺ vortex ឬជាជម្រើសដើម្បីបញ្ចូលព័ត៌មានដំណាក់កាលពីចានដំណាក់កាល helical ។

ធ្នឹម Vortex ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងចំនួនបន្ទុក topological ផ្សេងគ្នា (រូបភាពពីការវាស់វែងក្នុងផ្ទះ)

ការសម្រេចបានដោយពិសោធន៍

ក្នុង​ការ​ពិសោធន៍​នេះ ឡាស៊ែរ​ដែល​ត្រូវ​បាន​ជ្រើស​រើស​គឺ​ជា​ឡាស៊ែរ He-Ne ដែល​មាន​រលក​ប្រវែង ៦៣២.៨ nm។ ផ្លូវអុបទិកពិសោធន៍ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម។ ឡាស៊ែរដំបូងឆ្លងកាត់ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយធ្នឹមដែលជាប់គ្នា ដើម្បីបង្កើតជាវាលពន្លឺដែលមានទ្រង់ទ្រាយធំនៅជិតផ្ទៃខាងលើ ហើយបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ប៉ូឡារីស័រ មុនពេលទៅដល់ម៉ូឌុលពន្លឺតាមលំហ ដែលស្រទាប់ការពារពន្លឺត្រូវបានដាក់ភ្លាមៗនៅពីមុខម៉ូឌុលពន្លឺលំហ។

ពន្លឺឡាស៊ែរទៅដល់ម៉ូឌុលពន្លឺ spatial បន្ទាប់ពីម៉ូឌុលនៃអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺដោយរបាំង។ បន្ទាប់​ពី​ការ​កែប្រែ​ដំណាក់កាល ឡាស៊ែរ​ត្រូវ​បាន​ឆ្លុះ​បញ្ចាំង​ទៅ​ប៉ូឡារីស័រ​មួយ​ផ្សេង​ទៀត ហើយ​លទ្ធផល​ពិសោធន៍​អាច​ត្រូវ​បាន​សង្កេត​ឃើញ​បន្ទាប់​ពី​ប៉ូល័រ​នេះ។ នៅទីនេះ ដោយសារផ្ទៃរូបភាពនៃម៉ូឌុលពន្លឺលំហគឺ 15.36mm × 8.64mm ដែលធំជាងតំបន់ទទួលរូបភាពនៃ CCD រូបភាពត្រូវបានទទួលដោយ CCD តាមរយៈប្រព័ន្ធ 4f ។

ឧបករណ៍ពិសោធន៍

ម៉ូឌុលពន្លឺលំហដែលប្រើក្នុងការពិសោធន៍នេះគឺ FSLM-2K70-P02 របស់យើង ហើយប៉ារ៉ាម៉ែត្រចំបងរបស់វាមានដូចខាងក្រោម៖

លទ្ធផល

(a)-(d) បង្ហាញការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺដែលផលិតនៅពេលដែលការចោទប្រកាន់ topological គឺ 2,5, -5,10 រៀងគ្នា។

រូប (a)(b) បង្ហាញចានតំណាក់កាលវង់រាងជារង្វង់ពីរ (ASPP) ដែលមានទទឹងរង្វង់ដូចគ្នា ប៉ុន្តែកាំផ្សេងគ្នាដែលមានចំណុចកណ្តាលស្រអាប់។ r1, r2 នៃទាំងពីរគឺ 1.2mm, 2.4mm; 2.4mm, 3.6mm រៀងគ្នា។

រូបភាព (គ)(ឃ) បង្ហាញរូបភាពដែលទទួលបានដោយកំណត់បន្ទុក topological នៃម៉ូឌុលពន្លឺ spatial ទៅ 2 ហើយដាក់របាំងពន្លឺផ្សេងគ្នានៅពីមុខម៉ូឌុលពន្លឺ spatial ។ តួលេខ (e) (f) បង្ហាញរូបភាពដែលបានសង្កេតបន្ទាប់ពីកំណត់លេខបន្ទុក topological ទៅ 10 ។

រូប។ (ក) បង្ហាញពីស្រមោលនៃឧបករណ៍បង្កើតពន្លឺ vortex សមាសធាតុ។

រូបភាព (ខ) បង្ហាញពីការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺដែលបានបង្កើតនៅពេលដែលបន្ទុកខាងក្នុង និងខាងក្រៅគឺ 1 និង 3 រៀងគ្នា។

រូបភព (គ) បង្ហាញការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺ នៅពេលដែលលេខបន្ទុក topological គឺថេរ ហើយបន្ទះស្រអាប់ត្រូវបានដកចេញ។

រូបភាព (ឃ) បង្ហាញការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺបន្ទាប់ពីការចោទប្រកាន់ topological ត្រូវបានរក្សាទុកថេរ ហើយបន្ទះត្រូវបានជំនួសដោយវត្ថុថ្លា។

តួលេខ (e) និង (f) បង្ហាញការចែកចាយអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺដែលបានបង្កើតនៅពេលដែលបន្ទុក topological ខាងក្នុងនិងខាងក្រៅគឺ 5,1; 20,1 រៀងគ្នា។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ម៉ូឌុលនៃអាំងតង់ស៊ីតេពន្លឺ និងដំណាក់កាលត្រូវបានដឹងដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានូវរបាំងពន្លឺ និងឧបករណ៍កែប្រែពន្លឺប្រភេទដំណាក់កាល ហើយសមត្ថភាពនៃឧបករណ៍បង្កើតពន្លឺ vortex សមាសធាតុដើម្បីបង្កើត COVs និងលក្ខណៈរបស់វាត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់ដោយពិសោធន៍ ក៏ដូចជាលក្ខណៈនៃចានតំណាក់កាលវង់ (SPP) និងចានដំណាក់កាលវង់រាងជារង្វង់ (ASPP) ក្នុងហ្សែនពន្លឺ។

ឧបករណ៍បង្កើតពន្លឺ vortex សមាសធាតុដែលបានរចនានៅក្នុងក្រដាសនេះអាចបង្កើតជារង្វង់ប្រមូលផ្តុំណាមួយតាមតម្រូវការប្រើប្រាស់។ ពន្លឺ vortex សមាសធាតុនេះនឹងមានកម្មវិធីទូលំទូលាយក្នុងវិស័យទំនាក់ទំនងអុបទិក និងការរៀបចំភាគល្អិត។