വെക്റ്റർ വോർട്ടക്സ് സൂചി ബീമുകളുടെ ഉത്പാദനവും പ്രക്ഷുബ്ധമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ അവയുടെ പ്രചാരണവും

ലേസറുകളുടെ സ്ഥിരതയുള്ള പ്രചാരണത്തിന്, പ്രത്യേകിച്ച് ഫ്രീ-സ്പേസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ (FSOC) സിസ്റ്റങ്ങളിലെ ദീർഘദൂര പ്രക്ഷേപണത്തിന്, അന്തരീക്ഷ പ്രക്ഷുബ്ധത എല്ലായ്പ്പോഴും ഒരു പ്രധാന വെല്ലുവിളി ഉയർത്തിയിട്ടുണ്ട്. അന്തരീക്ഷ പ്രക്ഷുബ്ധതയുടെ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ ലഘൂകരിക്കുന്നതിന്, പ്രത്യേക ഒപ്റ്റിക്കൽ ബീമുകൾ വികസിപ്പിക്കേണ്ടത് അടിയന്തിരമായി ആവശ്യമാണ്.

പേപ്പർ വിവരങ്ങൾ:

ഈ പഠനത്തിൽ, സ്വതന്ത്ര സ്ഥലത്തെ വെക്റ്റർ വോർടെക്സ് നീഡിൽ ബീമുകളുടെ (VVPBs) പ്രചാരണ സവിശേഷതകൾ സൈദ്ധാന്തികമായി വിശകലനം ചെയ്യുകയും അന്തരീക്ഷ പ്രക്ഷുബ്ധതയിലെ അവയുടെ പെരുമാറ്റങ്ങളെ സംഖ്യാപരമായി അനുകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അതേ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ദീർഘദൂര പ്രക്ഷേപണ സമയത്ത് പരമ്പരാഗത പിൻഹോൾ ബീമുകളേക്കാൾ (PBs) കുറഞ്ഞ സിന്റിലേഷൻ സൂചികകളും കുറഞ്ഞ ബീം വാൻഡറും VVPBs പ്രകടിപ്പിക്കുന്നുവെന്ന് സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, VVPB-കളും PB-കളും പരീക്ഷണാത്മകമായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ അവയുടെ സിന്റിലേഷൻ സൂചികകളും ബീം വാൻഡറും താപ പ്രേരിത ടർബുലൻസുള്ള ഒരു ലബോറട്ടറി പരിതസ്ഥിതിയിൽ അളക്കുന്നു. പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ സൈദ്ധാന്തിക കണ്ടെത്തലുകളെ സാധൂകരിക്കുന്നു, ടർബുലൻസിന്റെ ഫലങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിൽ VVPB-കൾക്ക് കാര്യമായ ഗുണങ്ങളുണ്ടെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു. ഫ്രീ-സ്പേസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ, റിമോട്ട് സെൻസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ വികസനത്തിന് ഈ കണ്ടെത്തലുകൾ പ്രധാന സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

പരീക്ഷണ നടപടിക്രമങ്ങളുടെയും ഫലങ്ങളുടെയും ഭാഗങ്ങൾ താഴെ കൊടുക്കുന്നു:

സൈദ്ധാന്തിക ഫലങ്ങൾ സാധൂകരിക്കുന്നതിനായി, ഞങ്ങൾ ആദ്യം പരീക്ഷണാത്മകമായി VVPB-കളും PB-കളും സൃഷ്ടിച്ചു, തുടർന്ന് പ്രക്ഷുബ്ധമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ അവയുടെ പ്രചാരണ തീവ്രത അളന്നു. പരീക്ഷണ സജ്ജീകരണം താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 532 nm-ൽ ഒരു രേഖീയ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ലേസർ ബീം വികസിപ്പിച്ച് 50:50 ബീം സ്പ്ലിറ്റർ (BS1) ഉപയോഗിച്ച് രണ്ട് പാതകളായി വിഭജിച്ചു, അങ്ങനെ ഒരു മാക്-സെഹെൻഡർ ഇന്റർഫെറോമീറ്റർ രൂപപ്പെട്ടു. ഓരോ പാതയിലെയും പ്രകാശം ഒരു ഘട്ടം-മാത്രം സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ (SLM) പ്രതിഫലിപ്പിച്ചു, സംഭവ ബീമിന്റെ ഘട്ടവും വ്യാപ്തിയും മോഡുലേറ്റ് ചെയ്തു. മോഡുലേറ്റഡ് ബീമുകൾ രണ്ട് 4f സിസ്റ്റങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോയി, അവ യൂണിറ്റി മാഗ്നിഫിക്കേഷനോടെ 4f സിസ്റ്റത്തിന്റെ അവസാന തലത്തിലേക്ക് പ്രകാശത്തെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു. ഓരോ 4f സിസ്റ്റത്തിന്റെയും അവസാന തലങ്ങൾ BS4-ൽ പൂർണ്ണമായും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്തു, ഇത് ഉറവിട തലമായി കണക്കാക്കാം. അനാവശ്യമായ ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഓർഡറുകളും പശ്ചാത്തല ശബ്ദവും ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുന്നതിന് യഥാക്രമം L1, L3 ലെൻസുകളുടെ പിൻ ഫോക്കൽ തലങ്ങളിൽ രണ്ട് സിലിണ്ടർ ലെൻസുകൾ (CA1, CA2) സ്ഥാപിച്ചു. BS4-ൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന പ്രകാശം ചൂടായ ഒരു പ്ലേറ്റിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ഒരു സിംഗിൾ ബീം രൂപപ്പെടുത്തി, അത് ടർബുലൻസ് സൃഷ്ടിച്ചു. ചൂടാക്കിയ പ്ലേറ്റിലൂടെ കടന്നുപോയ ശേഷം, ചാർജ്-കപ്പിൾഡ് ഉപകരണം (CCD) ബീം റെക്കോർഡുചെയ്‌തു. രണ്ട് SLM-കളിൽ ലോഡ് ചെയ്‌ത ഹോളോഗ്രാമുകൾ കമ്പ്യൂട്ടർ ജനറേറ്റുചെയ്‌തവയാണ്. രണ്ട് SLM-കളിലെയും ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും ഫേസും സമാനമായിരുന്നു, ഒരു അധിക π/2 ഘട്ടം SLM2-ൽ ലോഡ് ചെയ്‌തു എന്നത് ഒഴികെ. ഇത് പാത 1, 2 എന്നിവയിലെ SLM-കളിൽ നിന്ന് പ്രതിഫലിക്കുന്ന പ്രകാശത്തെ ഓർത്തോഗണൽ ആക്കി, VVPB-കളുടെ രൂപീകരണം അനുവദിച്ചു. കൂടാതെ, ഒരു പാത്ത് തടയുന്നതിലൂടെയും ഹോളോഗ്രാം മാറ്റുന്നതിലൂടെയും, PB-കളും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. അതിനാൽ, ഈ പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണം VVPB-കളുടെയും PB-കളുടെയും സൗകര്യപ്രദമായ ജനറേഷൻ പ്രാപ്തമാക്കി.

ചിത്രം 1ബീം എക്സ്പാൻഡർ (BE), ലെൻസുകൾ (L1-L4), ചാർജ്-കപ്പിൾഡ് ഡിവൈസ് (CCD), ബീം സ്പ്ലിറ്ററുകൾ (BS), സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററുകൾ (SLM1, SLM2), വൃത്താകൃതിയിലുള്ള അപ്പേർച്ചറുകൾ (CA1, CA2) എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള പ്രക്ഷുബ്ധമായ അന്തരീക്ഷങ്ങളിൽ VVPB-കൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനും അവയുടെ പ്രചരണം അന്വേഷിക്കുന്നതിനുമുള്ള പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണം.

ചിത്രം 2z = 400 mm തലത്തിൽ VVPB-കൾക്കായുള്ള നോർമലൈസ്ഡ് ഇന്റൻസിറ്റി ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനുകളുടെ സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ (ആദ്യ വരി) വിശകലന ഫലങ്ങൾ (രണ്ടാം വരി) തമ്മിലുള്ള താരതമ്യം. മൂന്നാമത്തെ വരിയിൽ ആദ്യത്തെയും രണ്ടാമത്തെയും വരികൾ തമ്മിലുള്ള ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ താരതമ്യങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. ആദ്യ നിര മൊത്തം തീവ്രതയും, രണ്ടാമത്തെ നിര x-ഘടകവും, മൂന്നാമത്തെ നിര y-ഘടകവും കാണിക്കുന്നു. വെളുത്ത ബാർ 3 മില്ലീമീറ്റർ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. (എ) മുതൽ (എഫ്) വരെയുള്ള ചിത്രങ്ങൾക്ക് ഒരേ അളവുകളുണ്ട്.

ചിത്രം 3പ്രക്ഷുബ്ധമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ വ്യാപിക്കുന്ന VVPB-കളുടെ സിമുലേഷൻ മാതൃക ചിത്രീകരിക്കുന്നു.

ചിത്രം 4വ്യത്യസ്ത പ്രക്ഷുബ്ധ തീവ്രതകളിൽ VVPB-കളുടെയും (ആദ്യ വരി) PB-കളുടെയും (രണ്ടാം വരി) അച്ചുതണ്ട് തീവ്രതയിലെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ.

ചിത്രം 5വ്യത്യസ്ത ടർബുലൻസ് തീവ്രതകളിൽ VVPB-കളുടെയും (ആദ്യ വരി) PB-കളുടെയും (രണ്ടാം വരി) 1000 തീവ്രത തിരിച്ചറിവുകളിൽ നിന്നുള്ള ബീം സെൻട്രോയിഡ് വിതരണങ്ങൾ.

ചിത്രം 6BS4 ൽ നിന്ന് 1 മീറ്റർ അകലെ സ്വതന്ത്ര സ്ഥലത്ത് ഒരു ബീം പ്രൊഫൈൽ അനലൈസർ രേഖപ്പെടുത്തിയ VVPB-കളുടെ ബീം സ്പോട്ടുകൾ: (a) മൊത്തം തീവ്രത വിതരണം, (b) x- ഘടകം, (c) y- ഘടകം. ഓരോ പാനലിനും ഏകദേശം 7×5 mm² അളവുണ്ട്.

ചിത്രം 7PB-കൾക്കും VVPB-കൾക്കും ചൂടുള്ള പ്ലേറ്റ് താപനിലയിൽ (a) സിന്റിലേഷൻ സൂചികയുടെയും (b) ബീം വാൻഡറിന്റെയും വ്യതിയാനം കാണിക്കുന്ന പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ.

ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന ഫേസ്-ടൈപ്പ് സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്ററിന്റെ പാരാമീറ്ററുകളും സ്പെസിഫിക്കേഷനുകളും ഇപ്രകാരമാണ്:

കുറിപ്പ്: വ്യത്യസ്ത മോഡലുകൾ ഫേസ് മോഡുലേഷൻ ശ്രേണിയിലും പ്രകാശ ഉപയോഗ കാര്യക്ഷമതയിലും വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. പ്രത്യേക ആവശ്യകതകൾക്ക്, വിശദാംശങ്ങൾക്ക് നിങ്ങളുടെ ബന്ധപ്പെട്ട മേഖലയിലെ സെയിൽസ് മാനേജരെ ബന്ധപ്പെടുക.

അന്തിമ പ്രസ്താവന:

സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ (SLM) ഒരു കോർ ഒപ്‌റ്റോഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണമാണ്, ഇത് ദ്രാവക ക്രിസ്റ്റൽ വസ്തുക്കളുടെ ഇലക്ട്രോ-ഒപ്‌റ്റിക് ഇഫക്റ്റ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രകാശ തരംഗമുഖങ്ങളുടെ (ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ്, ഫേസ് അല്ലെങ്കിൽ പോളറൈസേഷൻ ഉൾപ്പെടെ) സ്പേഷ്യൽ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷനെ ചലനാത്മകമായി നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ആധുനിക ഒപ്‌റ്റിക്‌സിലും ഫോട്ടോണിക്‌സിലും വളരെ ശക്തമായ ഒരു ഉപകരണമെന്ന നിലയിൽ, ബഹിരാകാശത്ത് പ്രകാശ പ്രചരണത്തിന്റെ സജീവവും കൃത്യവും ചലനാത്മകവുമായ കൃത്രിമത്വം ഇത് സാധ്യമാക്കുന്നു. നിലവിൽ, വോർടെക്സ് ബീമുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന രീതികളിൽ സ്പൈറൽ ഫേസ് പ്ലേറ്റ് രീതി, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ, കമ്പ്യൂട്ടർ-ജനറേറ്റഡ് ഹോളോഗ്രാം, മോഡ് കൺവേർഷൻ രീതി, മെറ്റാസർഫേസ് മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അവയിൽ, സ്പേഷ്യൽ ലൈറ്റ് മോഡുലേറ്റർ അതിന്റെ പ്രോഗ്രാമബിലിറ്റി കാരണം ടോപ്പോളജിക്കൽ ചാർജ് നമ്പറുകളും മറ്റ് പാരാമീറ്ററുകളും ചലനാത്മകമായി മാറ്റുന്നതിൽ സമ്പൂർണ്ണ ഗുണങ്ങൾ പ്രകടമാക്കുന്നു.

ലേഖന വിവരങ്ങൾ:

https://ഡോഐ.ആർ.ജി/10.1063/5.0248643