31.01.2023
Ученые из Института систем обработки изображений РАН - филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН предлагают осуществлять многоканальную передачу информации в свободном пространстве с помощью пучков различной поляризации. Теоретически анализируется взаимодействие вихревых пучков различных порядков с основными состояниями поляризации при распространении и фокусировке. Прохождение пучков с различными состояниями поляризации через многопорядковые дифракционные оптические элементы (ДОЭ), обеспечивающие внесение в падающий пучок в разных дифракционных порядках различных типов сингулярной фазы, моделируется численно. Таким образом, в фокальной плоскости формируется система корреляционных пиков в соответствии со взаимодействием поляризационного состояния пучка с внесенной сингулярной фазой (рис. 1).
Рис. 1. Действие восьмиканального ДОЭ, согласованного с оптическими вихрями (от -3 до +3 порядка), при анализе вихревых полей с однородной поляризацией: (a) m = 0, (b) m = -1, (c) m = 1, -2, (d) m = 2, -2, (e) m = -1.2, -3.
По результатам моделирования построены таблицы кодовых соответствий номеров порядков дифракции наличию фазовых вихрей в анализируемых пучках, которые позволяют определить порядки дифракции, несущие информацию о различных состояниях поляризации.
Проведенный эксперимент позволил изучить распознавание состояния цилиндрической поляризации первого порядка, формируемого Q-пластинчатым преобразователем, с использованием фазового ДОЭ. В эксперименте эти элементы были встроены в коммерческую оптоволоконную систему связи, работающую на частотах ближнего ИК-диапазона. После определения состояния поляризации пучка лучи требуемых порядков дифракции эффективно вводятся в оптическое волокно с помощью дополнительного фазового элемента. Разработанная система оптического детектирования также обеспечивает канальное подавление однородно поляризованных составляющих, которые предполагается использовать для передачи других каналов.
Исследование опубликовано в журнале Sensors.