കമ്പോസിറ്റ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റിലേക്ക് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ പ്രയോഗം.

പശ്ചാത്തലം

വെള്ളം വറ്റിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന ബാത്ത് ടബ് വോർട്ടീസുകൾ, കപ്പലുകൾ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ അവയിൽ നിന്ന് വേർപെടുന്ന വേക്ക് വോർട്ടീസുകൾ, ടൊർണാഡോകൾ, ടൈഫൂണുകൾ, സമുദ്രചംക്രമണം തുടങ്ങിയ വോർട്ടക്സ് പ്രതിഭാസങ്ങൾ ജീവിതത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നു. വോർട്ടക്സ് ലൈറ്റ് (ഓർബിറ്റൽ ആംഗുലാർ മൊമെന്റം വഹിക്കുന്ന OAM) ആദ്യമായി കണ്ടെത്തുകയും പ്രയോഗിക്കുകയും ചെയ്തത് പ്രധാനമായും ഒപ്റ്റിക്സ് മേഖലയിലാണ്, അതായത്, വോർട്ടക്സ് ഫോട്ടോണുകളുടെയും വോർട്ടക്സ് ബീമുകളുടെയും ഉത്പാദനം, വോർട്ടക്സ് ബീമുകൾ എന്ന ആശയം ആദ്യമായി 1989-ൽ കൂലെറ്റ് തുടങ്ങിയവർ നിർദ്ദേശിച്ചു. 1922-ൽ, എൽ. അലൻ തുടങ്ങിയവർ വോർട്ടക്സ് ബീമുകളിൽ OAM ന്റെ അസ്തിത്വം സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിച്ചു, ഇത് ഈ മേഖലയെ ലോകത്തിന്റെ മുൻനിരയിലേക്ക് തള്ളിവിട്ടു.

പരമ്പരാഗത സിംഗിൾ-റിംഗ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, കോമ്പോസിറ്റ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് (COV) ഒന്നിലധികം വോർടെക്സ് ലൈറ്റുകളാൽ സംയോജിപ്പിച്ച ഒരു കോമ്പോസിറ്റ് ലൈറ്റ് ഫീൽഡാണ്, അതിനാൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണവും വൈവിധ്യപൂർണ്ണവുമായ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഇത് വ്യത്യസ്ത മേഖലകളിൽ കൂടുതൽ വൈവിധ്യമാർന്ന പ്രയോഗ സാധ്യതകൾ അനുവദിക്കുന്നു.

ഉദാഹരണത്തിന്, കണികാ കൃത്രിമത്വത്തിൽ, സംയോജിത വോർടെക്സ് പ്രകാശത്തിന് വ്യത്യസ്ത പരിക്രമണ കോണീയ ആക്കം ഉള്ള പ്രകാശ രശ്മികൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് കണങ്ങളെ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ രീതിയിൽ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു; ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിൽ, സംയോജിത വോർടെക്സ് പ്രകാശത്തിന് ഒരേ ഒപ്റ്റിക്കൽ പാതയിലൂടെ കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ കൈമാറാൻ കഴിയും, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയ ശേഷിയുടെ തുടർച്ചയായ വികാസത്തിന് വളരെ പ്രധാനമാണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫീൽഡ് മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള മുഖ്യധാരാ മാർഗങ്ങളിലൊന്നായ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ അവയുടെ പ്രവർത്തന എളുപ്പവും നല്ല ഇമേജിംഗ് ഇഫക്റ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവും കാരണം വിവിധ മേഖലകളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് സൃഷ്ടിക്കാൻ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകളുടെ ഉപയോഗത്തിന് ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിലും കണികാ കൃത്രിമത്വത്തിലും വിശാലമായ പ്രയോഗ സാധ്യതയുണ്ട്.

അമൂർത്തമായത്

വ്യത്യസ്ത ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് നമ്പറുകൾ വഹിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഓർബിറ്റൽ ആംഗുലർ മൊമെന്റം (OAM) ഉള്ള ഒരു ഹെലിക്കൽ ഫേസ് വേവ്ഫ്രണ്ട് ഉള്ള ഒരു ബീമാണ് ഒപ്റ്റിക്കൽ വോർടെക്സ്. വോർടെക്സ് ബീം ഗവേഷണത്തിലെ സമീപകാല പുരോഗതികൾ അഡ്വാൻസ്ഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ മാനിപുലേഷൻ, ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, സൂപ്പർ-റെസല്യൂഷൻ ഇമേജിംഗ് തുടങ്ങിയ ബീം ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചു. വോർടെക്സ് ബീം ജനറേഷനും ഡിറ്റക്ഷൻ രീതികളും വോർടെക്സ് ബീം ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് നിർണായകമാണെന്നതിൽ സംശയമില്ല.

തലമുറ തത്വം

സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ജനറേഷൻ രീതികളിൽ പ്രധാനമായും സ്പൈറൽ ഫേസ് പ്ലേറ്റ് രീതി, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ രീതി, ഹോളോഗ്രാഫിക് ഗ്രേറ്റിംഗ് രീതി, കോളം ലെൻസ് രീതി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അവയിൽ, ഒരു പ്രകാശ തരംഗത്തിന്റെ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ്, ഫേസ്, പോളറൈസേഷൻ അവസ്ഥ തുടങ്ങിയ ചില അല്ലെങ്കിൽ എല്ലാ ഭൗതിക വിവരങ്ങളും സ്പേഷ്യലായി മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഒരു ഒപ്റ്റോ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണമാണ് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ.

ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച്, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻസിഡന്റ് ലൈറ്റ് വേവിന്റെ ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫേസും മോഡുലേറ്റ് ചെയ്യാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ പ്രകാശ തരംഗം വേവ്ഫ്രണ്ട് പരിവർത്തനം സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നു. ഒരു വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഒരു ഹോളോഗ്രാം ലോഡ് ചെയ്യുന്നതിനോ അല്ലെങ്കിൽ ഓപ്ഷണലായി ഒരു ഹെലിക്കൽ ഫേസ് പ്ലേറ്റിൽ നിന്ന് ഫേസ് വിവരങ്ങൾ ഇൻപുട്ട് ചെയ്യുന്നതിനോ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിക്കാം.

വ്യത്യസ്ത ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് നമ്പറുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന വോർട്ടക്സ് ബീമുകൾ (ഇൻ-ഹൗസ് അളവുകളിൽ നിന്നുള്ള ചിത്രം)

പരീക്ഷണാത്മക തിരിച്ചറിവ്

ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, ഉപയോഗിക്കാൻ തിരഞ്ഞെടുത്ത ലേസർ 632.8 nm തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ഒരു He-Ne ലേസർ ആണ്. പരീക്ഷണാത്മക ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. ലേസർ ആദ്യം ഒരു കോളിമേറ്റഡ് ബീം സ്പ്രെഡിംഗ് സിസ്റ്റത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുകയും ഒരു വലിയ ഫോർമാറ്റ് നിയർ-ഫ്ലാറ്റ്-ടോപ്പ് ലൈറ്റ് ഫീൽഡ് രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിൽ എത്തുന്നതിന് മുമ്പ് ഒരു പോളറൈസറിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നു, അവിടെ സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന് തൊട്ടുമുന്നിൽ ഒരു ലൈറ്റ് ഷീൽഡ് സ്ഥാപിക്കുന്നു.

മാസ്ക് ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശ തീവ്രത മോഡുലേഷൻ ചെയ്തതിനുശേഷം ലേസർ പ്രകാശം സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിൽ എത്തുന്നു. ഫേസ് മോഡുലേഷനുശേഷം, ലേസർ മറ്റൊരു പോളറൈസറിലേക്ക് പ്രതിഫലിക്കുന്നു, കൂടാതെ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ ഈ പോളറൈസറിന് ശേഷം നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയും. ഇവിടെ, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന്റെ ഇമേജിംഗ് ഏരിയ 15.36mm×8.64mm ആയതിനാൽ, ഇത് CCD യുടെ ഇമേജ് സ്വീകരിക്കുന്ന ഏരിയയേക്കാൾ വളരെ വലുതാണ്, 4f സിസ്റ്റം വഴി CCD ചിത്രം സ്വീകരിക്കുന്നു.

പരീക്ഷണാത്മക ഉപകരണം

ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ ഞങ്ങളുടെ FSLM-2K70-P02 ആണ്, അതിന്റെ പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകൾ ഇപ്രകാരമാണ്:

ഫലങ്ങൾ

(a)-(d) ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജുകൾ യഥാക്രമം 2,5, -5,10 ആകുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രകാശ തീവ്രത വിതരണങ്ങൾ കാണിക്കുക.

ചിത്രം (a)(b) രണ്ട് വാർഷിക സർപ്പിള ഫേസ് പ്ലേറ്റ് (ASPP) ഷേഡുകൾ കാണിക്കുന്നു, ഒരേ വളയ വീതിയും എന്നാൽ അതാര്യമായ കേന്ദ്രങ്ങളുള്ള വ്യത്യസ്ത ആരങ്ങളും. രണ്ടിന്റെയും r1, r2 യഥാക്രമം 1.2mm, 2.4mm; 2.4mm, 3.6mm എന്നിവയാണ്.

സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന്റെ ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് 2 ആയി സജ്ജീകരിച്ച് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന് മുന്നിൽ വ്യത്യസ്ത ലൈറ്റ് മാസ്കുകൾ സ്ഥാപിച്ചുകൊണ്ട് ലഭിച്ച ചിത്രങ്ങൾ ചിത്രങ്ങൾ (c)(d) കാണിക്കുന്നു. ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് നമ്പർ 10 ആയി സജ്ജീകരിച്ചതിനുശേഷം നിരീക്ഷിച്ച ചിത്രങ്ങൾ ചിത്രങ്ങൾ (e) (f) കാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം (എ) കമ്പോസിറ്റ് വോർട്ടക്സ് ലൈറ്റ് ജനറേഷൻ ഉപകരണത്തിന്റെ ഷേഡുകൾ കാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം (b) ആന്തരിക, ബാഹ്യ ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജുകൾ യഥാക്രമം 1 ഉം 3 ഉം ആയിരിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രകാശ തീവ്രത വിതരണം കാണിക്കുന്നു.

ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് നമ്പർ സ്ഥിരമായിരിക്കുകയും അതാര്യമായ സ്ട്രിപ്പ് നീക്കം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ പ്രകാശ തീവ്രത വിതരണം ചിത്രം (സി) കാണിക്കുന്നു.

ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജുകൾ സ്ഥിരമായി നിലനിർത്തുകയും സ്ട്രിപ്പുകൾ സുതാര്യമായവ ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്തതിനുശേഷം പ്രകാശ തീവ്രത വിതരണം ചിത്രം (d) കാണിക്കുന്നു.

ആന്തരികവും ബാഹ്യവുമായ ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജുകൾ യഥാക്രമം 5,1; 20,1 ആയിരിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രകാശ തീവ്രത വിതരണങ്ങൾ (e) ഉം (f) ഉം കാണിക്കുന്നു.

തീരുമാനം

ഒരു ലൈറ്റ് മാസ്കും ഒരു ഫേസ്-ടൈപ്പ് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററും സംയോജിപ്പിച്ചാണ് പ്രകാശ തീവ്രതയുടെയും ഫേസിന്റെയും മോഡുലേഷൻ സാക്ഷാത്കരിക്കുന്നത്, കൂടാതെ കോമ്പോസിറ്റ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് ജനറേഷൻ ഉപകരണത്തിന് COV-കൾ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള കഴിവും അതിന്റെ സവിശേഷതകളും പരീക്ഷണാത്മകമായി പരിശോധിച്ചുറപ്പിക്കുന്നു, അതുപോലെ തന്നെ വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ സ്പൈറൽ ഫേസ് പ്ലേറ്റ് (SPP), വാർഷിക സ്പൈറൽ ഫേസ് പ്ലേറ്റ് (ASPP) എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകളും പരിശോധിക്കുന്നു.

ഈ പേപ്പറിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്ന കോമ്പോസിറ്റ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റ് ജനറേഷൻ ഉപകരണത്തിന് ഉപയോഗ ആവശ്യകതകൾക്കനുസരിച്ച് എത്ര കേന്ദ്രീകൃത വളയങ്ങൾ വേണമെങ്കിലും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഈ കോമ്പോസിറ്റ് വോർടെക്സ് ലൈറ്റിന് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്, കണികാ കൃത്രിമത്വം എന്നീ മേഖലകളിൽ വിപുലമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ ഉണ്ടാകും.