Bikaranîna modulatorên ronahiya cîhî li ser ronahiya vortexê ya tevlihev

Paşî

Diyardeyên giroverê di jiyanê de têne dîtin, wek giroverên serşokê yên ku dema valakirina avê çêdibin, giroverên şiyarbûnê yên ku dema rêwîtiyê ji keştiyan vediqetin, tofan, tofan û gera okyanûsê. Ronahiya giroverê (hilgirê momentuma goşeyî ya orbitî, OAM) cara yekem di warê optîkê de, ango çêkirina fotonên giroverê û tîrêjên giroverê de, hate keşifkirin û sepandin, û têgeha tîrêjên giroverê cara yekem ji hêla Coullet et al. ve di sala 1989an de hate pêşniyar kirin. Di sala 1922an de, L. Allen et al. bi awayekî teorîk hebûna OAM di tîrêjên giroverê de îspat kirin, ku vê yekê ev qad xist pêş a cîhanê.

Li gorî ronahiya vorteksa yek-xelekî ya kevneşopî, ronahiya vorteksa pêkhatî (COV) qadeke ronahiyê ya pêkhatî ye ku ji hêla gelek roniyên vorteksê ve tê hev kirin, û ji ber vê yekê xwedan taybetmendiyên tevlihevtir û cihêrengtir e, ku dihêle potansiyela serlêdana cihêrengtir di warên cûda de.

Bo nimûne, di manîpulasyona perçeyan de, ronahiya vorteksa pêkhatî dikare tîrêjên ronahiyê bi momentuma goşeyî ya orbital a cûda çêbike, ku rê dide manîpulasyona perçeyan a tevlihevtir; di ragihandina optîkî de, ronahiya vorteksa pêkhatî dikare di heman rêya optîkî de bêtir agahdarî veguhezîne, ku ji bo berfirehkirina berdewam a kapasîteya ragihandina optîkî pir girîng e.

Wekî yek ji rêbazên sereke yên modulkirina qada optîkî, modulatorên ronahiya cîhî ji ber hêsaniya xebitandinê û şiyana wan a hilberîna bandorên wênekirinê yên baş, bi berfirehî di warên cûrbecûr de têne bikar anîn, û karanîna modulatorên ronahiya cîhî ji bo çêkirina ronahiya vortexê xwedî perspektîfek serîlêdanê ya berfireh e hem di ragihandina optîkî û hem jî di manîpulekirina perçeyan de.

Veqetî

Girêka optîkî tîrêjek e ku pêlek qonaxa helîkal heye û momentuma goşeyî ya orbital (OAM) heye ku dikare hejmarên barkirina topolojîk ên cûda hilgire. Pêşketinên dawî di lêkolîna tîrêjên girê de şoreşek di sepanên tîrêjê de kirine wekî manîpulasyona optîkî ya pêşkeftî, ragihandinên optîkî yên kapasîteya bilind, û wênekirina çareseriya super. Guman tune ku rêbazên çêkirin û tespîtkirina tîrêjên girê ji bo sepanên tîrêjên girê pir girîng in.

Prensîba nifşê

Rêbazên çêkirina li ser bingeha ronahiya fezayî bi giranî rêbaza plakaya qonaxa spiral, rêbaza modulatora ronahiya fezayî, rêbaza gratinga holografîk, û rêbaza lenza stûnê vedihewîne. Di nav wan de, modulatora ronahiya fezayî amûrek optoelektronîk e ku dikare hin an hemî agahdariya fîzîkî wekî amplîtuda, qonax, û rewşa polarîzasyonê ya pêla ronahiyê bi awayekî fezayî modul bike.

Bi karanîna bandora elektro-optîkî ya krîstalên şil, modulatorê ronahiya fezayî dikare were pêkanîn da ku amplîtuda û qonaxa pêla ronahiya ketî modul bike, da ku pêla ronahiyê veguherîna pêşiya pêlê pêk bîne. Modulatorê ronahiya fezayî dikare were bikar anîn da ku hologramek bar bike da ku ronahiyek vorteksê çêbike, an jî bi vebijarkî ji bo têketina agahdariya qonaxê ji plakaya qonaxa helîkal.

Tîrêjên vortexê yên ku bi hejmarên barkirina topolojîk ên cûda re têkildar in (wêne ji pîvandinên navxweyî)

Pêkanîna ceribandinî

Di vê ceribandinê de, lazera ku hatiye hilbijartin lazerek He-Ne ye ku dirêjahiya pêlê 632.8 nm e. Rêya optîkî ya ceribandinê di wêneya jêrîn de tê nîşandan. Lazer pêşî di nav pergaleke belavbûna tîrêjê ya kolîmkirî re derbas dibe da ku qadeke ronahiyê ya nêzîkî jor-rûyê-mezin çêbike, û dûv re berî ku bigihîje modulatorê ronahiya fezayî, di nav polarîzatorekê re derbas dibe, li wir mertalek ronahiyê rasterast li pêşiya modulatorê ronahiya fezayî tê danîn.

Ronahiya lazerê piştî modûlasyona şîddeta ronahiyê ji hêla maskeyê ve digihîje modulatorê ronahiya fezayî. Piştî modûlasyona qonaxê, lazer ber bi polarîzatorek din ve tê vegerandin, û encamên ceribandinê dikarin piştî vê polarîzatorê werin dîtin. Li vir, ji ber ku qada wênekirinê ya modulatorê ronahiya fezayî 15.36mm×8.64mm ye, ku ji qada wergirtina wêneyê ya CCD-ê pir mezintir e, wêne ji hêla CCD ve bi rêya pergala 4f tê wergirtin.

Amûrek ceribandinî

Modulatorê ronahiya fezayî yê ku di vê ceribandinê de tê bikar anîn FSLM-2K70-P02 ya me ye, û parametreyên wê yên sereke wiha ne:

Encam

(a)-(d) belavkirinên şîddeta ronahiyê nîşan didin ku dema barên topolojîk bi rêzê ve 2,5, -5,10 bin.

Wêneyên (a)(b) du rengên plakaya qonaxa spiral a halqeyî (ASPP) nîşan didin ku firehiya halqeyê heman e lê radyoyên wan cuda ne û navendên wan nezelal in. R1 û r2 yên herduyan bi rêzê ve 1.2mm, 2.4mm; 2.4mm, 3.6mm ne.

Wêneyên (c)(d) wêneyên ku bi danîna barkirina topolojîk a modulatorê ronahiya fezayî li ser 2 û danîna maskên ronahiyê yên cûda li pêşiya modulatorê ronahiya fezayî hatine bidestxistin nîşan didin. Wêneyên (e)(f) wêneyên ku piştî danîna hejmara barkirina topolojîk li ser 10 hatine dîtin nîşan didin.

Şekil (a) rengên cîhaza çêkirina ronahiya vorteksê ya pêkhatî nîşan dide.

Wêne (b) belavbûna şîdeta ronahiyê nîşan dide ku dema barkirinên topolojîk ên hundirîn û derve bi rêzê ve 1 û 3 bin, çêdibe.

Şekil (c) belavbûna şîdeta ronahiyê nîşan dide dema ku jimara barkirina topolojîk sabît be û şerîta neşefaf were rakirin.

Wêne (d) belavbûna şîdeta ronahiyê piştî ku barên topolojîk sabît dimînin û şerît bi yên zelal têne guhertin nîşan dide.

Wêneyên (e) û (f) belavkirinên şîdeta ronahiyê nîşan didin ku dema barkirinên topolojîk ên navxweyî û derveyî bi rêzê ve 5,1; 20,1 bin, çêdibin.

Xelasî

Modulasyona şîddeta ronahî û qonaxê bi hevberkirina maskeya ronahî û modulatorek ronahiya fezayî ya celebê qonaxê tê pêkanîn, û şiyana cîhaza hilberîna ronahiya vorteksê ya pêkhatî ji bo çêkirina COV û taybetmendiyên wê bi ceribandinî têne verast kirin, û her weha taybetmendiyên plakaya qonaxa spiral (SPP), û plakaya qonaxa spiral a halqeyî (ASPP) di hilberandina ronahiya vorteksê de.

Amûra çêkirina ronahiya vorteksa kompozît a ku di vê gotarê de hatiye sêwirandin dikare li gorî hewcedariyên karanînê hejmareke mezin ji halqeyên hevsengî çêbike. Ev ronahiya vorteksa kompozît dê di warên ragihandina optîkî û manîpulekirina perçeyan de xwedî rêzek fireh ji sepanên wê be.