Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Ученые Самарского университета и ИСОИ РАН разработали новый подход к определению топологического заряда вихревого пучка, который можно использовать в многоканальных линиях оптоволоконной связи или при зондировании атмосферы в условиях турбулентности. По мнению авторов, разработка позволит повысить скорость и точность передачи информации. Результаты опубликованы в научном журнале Sensors.

Оптический вихрь или вихревой лазерный пучок – это световой пучок с особой структурой, который обладает рядом полезных свойств за счет переноса орбитального углового момента. Вихревые пучки применяются в самых разных сферах: от квантовой информатики до сенсорики и астрономии.

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

В современной науке используются методы определения топологического заряда вихревого пучка на основе анализа картины интенсивности в нескольких плоскостях.

Разработка специалистов Самарского университета им. Королева и Института систем обработки изображений (ИСОИ) РАН позволяет определять эту характеристику на основе анализа картины интенсивности в одной фокальной плоскости, что, по мнению авторов, в разы увеличит скорость и точность передачи информации.

Новый подход состоит в передаче светового сигнала через многопорядковый дифракционный оптический элемент (ДОЭ), который согласован с аберрационными функциями астигматического типа разной величины и вида, объяснил программист научно-исследовательской лаборатории автоматизированных систем научных исследований Самарского университета Павел Хорин.

"Такой дифракционный оптический элемент разрабатывается по аналогии с голографическими элементами, когда в одном физическом носителе кодируется множество изображений или функций. При освещении многопорядкового ДОЭ заданным пучком закодированные функции воспроизводятся в различных дифракционных порядках и обеспечивают оптическую реализацию определенных математических операций", – рассказал он.

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Установка для проведения эксперимента

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Принцип определения топологического заряда вихревого пучка третьего порядка стандартным способом (верхняя часть рисунка) с помощью наклонной линзы и регистрации распределения интенсивности в нескольких плоскостях (z1, z2,…, zj) и предлагаемый подход (нижняя часть) на основе многопорядкового ДОЭ, согласованного с набором астигматических аберраций.

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Оптическая схема для проведения экспериментаУстановка для проведения экспериментаПринцип определения топологического заряда вихревого пучка третьего порядка стандартным способом (верхняя часть рисунка) с помощью наклонной линзы и регистрации распределения интенсивности в нескольких плоскостях (z1, z2,…, zj) и предлагаемый подход (нижняя часть) на основе многопорядкового ДОЭ, согласованного с набором астигматических аберраций. Оптическая схема для проведения эксперимента

По его словам, многопорядковость элемента обеспечивает возможность одновременно в одной плоскости формировать астигматически преобразованные картины вихревого пучка и определять топологический заряд сразу, без дополнительной подстройки в отличие от других существующих решений.

Российская разработка ускорит передачу оптической информации

Ученый объяснил, что сегодня наиболее актуальными становятся системы, объединяющие дифракционные оптические элементы и интеллектуальный анализ данных. Применение многопорядковых ДОЭ позволяет внести в анализируемый вихревой пучок сразу несколько видов астигматических аберраций разной величины и сформировать в одной плоскости детектирования набор аберрационно-трансформированных картин, что приводит к повышению точности определения топологического заряда.

Специалисты Самарского университета и ИСОИ РАН оптимизировали подход к определению топологического заряда вихревого пучка, что, по их мнению, позволит повысить пропускную способность при оптической передачи информации. В качестве примера применения новой стратегии ученые разработали ДОЭ с двадцатью пятью каналами. В дальнейшем научный коллектив планирует уточнить предложенный метод для практического применения в различных областях.

Самарский университет – участник программы Минобрнауки России «Приоритет 2030». Исследование топологического заряда вихревого пучка в одной фокальной плоскости в Самарском университете проводится в рамках направления «Фотоника» программы развития вуза.

Добавить комментарий

Adblock
detector