Çêkirina Tîrêjên Derziyê yên Vorteksa Vektorî û Belavbûna Wan di Atmosfera Turbulent de

Turbulansa atmosferê her tim ji bo belavbûna stabîl a lazeran, nemaze ji bo veguhestina dûr û dirêj di pergalên ragihandina optîkî ya cîhê azad (FSOC) de, pirsgirêkek girîng derxistiye holê. Ji bo kêmkirina bandorên neyînî yên turbulansa atmosferê, pêdivîyek lezgîn heye ku tîrêjên optîkî yên taybetî werin pêşve xistin.

Agahiyên Kaxezê:

Di vê lêkolînê de, taybetmendiyên belavbûna Tîrêjên Vektor ên Vortex Needle Beams (VVPB) di qada azad de bi teorîkî têne analîzkirin û derxistin, û tevgerên wan di turbulansa atmosferîk de bi awayekî hejmarî têne simulasyon kirin. Encamên simulasyonê nîşan didin ku di heman şert û mercan de, VVPB di dema veguhestina dûr û dirêj de îndeksên scintilasyonê yên kêmtir û gerandina tîrêjê kêmtir ji Tîrêjên Pinhole yên kevneşopî (PB) nîşan didin. Wekî din, hem VVPB û hem jî PB bi ceribandinî têne çêkirin, û îndeksên scintilasyonê û gerandina tîrêjê yên wan di hawîrdorek laboratîfê de bi turbulansa bi germî ve hatî çêkirin têne pîvandin. Daneyên ceribandinê dîtinên teorîk piştrast dikin, û piştrast dikin ku VVPB di kêmkirina bandorên turbulansê de xwedî avantajên girîng in. Tê payîn ku ev dîtin bandorên girîng li ser pêşkeftina teknolojiyên ragihandina optîkî ya qada azad û dûrhesandinê bikin.

Beşek ji encamên û rêbazên ceribandinê ev in:

Ji bo piştrastkirina encamên teorîk, me pêşî bi ceribandinî VVPB û PB çêkirin, û dûv re jî şîdeta belavbûna wan di hawîrdorek aloz de pîvand. Sazkirina ceribandinê di wêneya jêrîn de tê nîşandan. Tîrêjek lazer a bi polarîzasyona xêzikî li 532 nm hate berfireh kirin û dûv re ji hêla parçekerek tîrêjê ya 50:50 (BS1) ve hate dabeş kirin du rêyan da ku interferometreyek Mach-Zehnder çêbike. Ronahiya di her rêyê de ji hêla modulatorek ronahiya fezayî ya tenê-qonax (SLM) ve hate vegerandin da ku qonax û amplîtuda tîrêjê ketî modul bike. Tîrêjên modulkirî di nav du pergalên 4f re derbas bûn, ku ronahiyê bi mezinbûna yekîtiyê li ser plana dawiya pergala 4f wêne dikin. Planên dawiya her pergala 4f li BS4 bi tevahî li hev ketin, ku dikare wekî plana çavkaniyê were hesibandin. Du lensên silindirî (CA1 û CA2) li planên fokal ên paşîn ên lensên L1 û L3, bi rêzê ve, hatin danîn, da ku rêzikên difraksiyonê yên nexwestî û dengê paşxaneyê fîltre bikin. Ronahiya ku ji BS4 derdikeve tîrêjek yekane pêk anî ku di nav plakaya germ re derbas bû da ku aloziyê çêbike. Piştî derbasbûna ji plakaya germkirî, tîrêj ji hêla amûrek girêdayî barkirinê (CCD) ve hate tomar kirin. Hologramên ku li ser her du SLM-an hatine barkirin bi komputerê hatine çêkirin. Mezinahî û qonaxa li ser her du SLM-an yek bûn, ji bilî ku qonaxek π/2 ya din li ser SLM2 hate barkirin. Ev yek hişt ku ronahî ji SLM-an di rêyên 1 û 2 de ortogonal were vegerandin, ku rê da çêbûna VVPB-yan. Wekî din, bi astengkirina rêyekê û guhertina hologramê, PB jî dikarin werin çêkirin. Ji ber vê yekê, vê sazkirina ceribandinê rê li ber çêkirina hêsan a hem VVPB û hem jî PB-yan vekir.

Wêne 1Sazkirina ceribandinî ji bo çêkirina VVPB û lêkolîna belavbûna wan di jîngehên turbulent de, di nav de berfirehkerê tîrêjê (BE), lens (L1-L4), cîhaza girêdayî barkê (CCD), dabeşkerên tîrêjê (BS), modûlatorên ronahiya fezayî (SLM1 û SLM2), û vebûnên dorhêlî (CA1 û CA2).

Wêne 2Berawirdkirina di navbera encamên simulasyonê (rêza yekem) û encamên analîtîk (rêza duyem) ên belavkirinên şiddeta normalîzekirî ji bo VVPB-yan li rûbera z = 400 mm. Rêza sêyem berawirdkirinên xaçerêyî di navbera rêzên yekem û duyem de nîşan dide. Stûna yekem şiddeta giştî, stûna duyem pêkhateya x nîşan dide, û stûna sêyem pêkhateya y nîşan dide. Çîpa spî 3 mm nîşan dide. Wêneyên (a) heta (f) xwedî heman pîvanan in.

Jimar 3modela simulasyonê ya belavbûna VVPB-yan di atmosfera turbulent de nîşan dide.

Wêne 4Guhertinên şiddeta eksîyal a VVPB (rêza yekem) û PB (rêza duyem) di bin şiddetên turbulansê yên cuda de.

Wêne 5Belavkirinên navendî yên tîrêjê ji 1000 pêkanînên şiddetê yên VVPB (rêza yekem) û PB (rêza duyem) di şiddetên turbulansê yên cûda de.

Wêne 6Xalên tîrêjê yên VVPB-yan ku ji hêla analîzkerek profîla tîrêjê ve di qada vala de li 1 m dûrî BS4-ê hatine tomar kirin: (a) belavbûna tevahî ya şîddetê, (b) pêkhateya-x, û (c) pêkhateya-y. Her panel bi qasî 7×5 mm² dipîve.

Wêne 7Encamên ceribandinê guherîna (a) endeksa şewqdanê û (b) geryana tîrêjê bi germahiya plakaya germ re ji bo hem PB û hem jî VVPB nîşan didin.

Parametre û taybetmendiyên modulatorê ronahiya fezayî yê celebê qonaxê ku di vê ceribandinê de hatî bikar anîn wiha ne:

Têbînî: Modelên cûda di rêjeya modûlasyona qonaxê û karîgeriya karanîna ronahiyê de diguherin. Ji bo hewcedariyên taybetî, ji kerema xwe ji bo hûragahiyan bi rêveberê firotanê li herêma xwe re têkilî daynin.

Daxuyaniya Dawî:

Modulatorê ronahiya fezayî (SLM) amûrek optoelektronîkî ya bingehîn e ku bandora elektro-optîkî ya materyalên krîstala şil bikar tîne da ku belavbûna fezayî ya pêşiyên pêlên ronahiyê (di nav de amplîtuda, qonax, an polarîzasyon) bi dînamîkî kontrol bike. Wekî amûrek pir bi hêz di optîk û fotonîkên nûjen de, ew manîpulasyona çalak, rast û dînamîk a belavbûna ronahiyê di fezayê de gengaz dike. Niha, rêbazên sereke ji bo çêkirina tîrêjên vorteksê rêbaza plakaya qonaxa spiral, modulatorê ronahiya fezayî, holograma ji hêla komputerê ve hatî çêkirin, rêbaza veguherîna modê, metasurface, û hwd. Di nav wan de, modulatorê ronahiya fezayî ji ber bernamekirina xwe avantajên mutleq di hejmarên barkirina topolojîk û parametreyên din ên ku bi dînamîkî diguherin de nîşan dide.

Agahiyên Gotarê:

https://doi.org/10.1063/5.0248643