基于完美矢量光學(xué)渦旋陣列的通信編解碼

由于渦旋光束攜帶軌道角動(dòng)量（OAM），因此被廣泛應(yīng)用于靈巧顯微操縱、超大容量光通信、超分辨率顯微鏡、光學(xué)渦旋日冕觀(guān)測(cè)儀和光學(xué)測(cè)量等領(lǐng)域。然而，普通渦旋光束的半徑與拓?fù)潆姾桑═C）呈正相關(guān)，這極大地限制了渦旋光束的潛在應(yīng)用。該論文提出了用于編碼和解碼通信的完美矢量光學(xué)渦旋陣列（PVOVAs），這些陣列形式是用兩個(gè)矢量光學(xué)渦旋陣列同軸疊加產(chǎn)生的，具有左旋和右旋圓偏振。PVOVA具有靈活的空間結(jié)構(gòu)和可控的偏振態(tài)，拓展了矢量光場(chǎng)在光編解碼通信中的應(yīng)用。

圖像通過(guò)PVOVA對(duì)攜帶像素灰度值信息的整個(gè)傳輸和解碼過(guò)程

下圖為生成PVOVA的實(shí)驗(yàn)設(shè)置。將線(xiàn)偏振固體激光束轉(zhuǎn)換為平頂光束，該光束由針孔濾光片和透鏡（L1）準(zhǔn)直。通過(guò)使用偏振片（P1）和半波板（HWP1），將準(zhǔn)直光束轉(zhuǎn)換為具有調(diào)制偏振的偏振光束。然后，通過(guò)偏振分束器將偏振光束分成兩束正交偏振的平行光束，并通過(guò)空間光調(diào)制器（UPOLabs HDSLM38R）沿傳播路徑回溯將偏振光束分成兩束平行光束。分束器用于將兩個(gè)調(diào)制光束反射到相同的透射路徑。以適當(dāng)?shù)慕嵌圈?4穿過(guò)四分之一波板后，用水平和垂直偏振光束產(chǎn)生左右圓偏振光束。

生成PVOVA的實(shí)驗(yàn)設(shè)置

該論文提出的PVOVA中每個(gè)子渦旋的偏振狀態(tài)可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，使用此功能，PVOVA通過(guò)解碼包含原始信息的每個(gè)矢量元件的偏振狀態(tài)來(lái)提供信息傳輸，利用PVOVA進(jìn)行編解碼通信可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸效率，為矢量光渦旋的應(yīng)用提供了新的前景，特別是在基于偏振模態(tài)的編解碼通信領(lǐng)域。詳細(xì)信息請(qǐng)見(jiàn)原文。

審核編輯：湯梓紅