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System Configuration

渦旋光束在微結(jié)構(gòu)光纖中的傳輸

實驗系統(tǒng)配置

激光源 He-Ne激光器,632.8nm
偏振元件 偏振片,半波片
光調(diào)制單元 空間光調(diào)制器SLM1,反射鏡
光傳輸元件 1/4波片,物鏡
光束傳輸 光纖耦合平臺,微結(jié)構(gòu)光纖
光調(diào)制器件 空間光調(diào)制器SLM2
監(jiān)測單元透鏡 透鏡1,透鏡2,透鏡3
光束的檢測2 CCD,電腦

系統(tǒng)原理

氦氖激光器產(chǎn)生的高斯光經(jīng)過偏振片后變?yōu)榫€偏光,再由一個半波片來調(diào)整高斯光的偏振態(tài),使入射高斯光的偏振與 SLM1 的偏振選擇性相互匹配,之后在SLM1上分別產(chǎn)生單個線偏振 l=±1 和 l=±2 的渦旋光模式。空間渦旋光束耦合進入光纖采用的是圓偏振態(tài)的渦旋光模式,因此再利用四分之一波片將之前產(chǎn)生的線偏振渦旋光模式轉(zhuǎn)換成圓偏振模式。用物鏡緊聚焦后,利用多維度的光纖耦合調(diào)節(jié)平臺來進行對準(zhǔn),將渦旋光耦合進柚子型微結(jié)構(gòu)光纖(MOF)中。經(jīng)過MOF傳輸1m后,在出射端利用一個高數(shù)值孔徑物鏡和一套擴束系統(tǒng),將出射光束進行準(zhǔn)直和擴束,并利用CCD在透鏡2后進行觀察。利用SLM2加載一個特殊設(shè)計的光學(xué)旋渦達曼光柵計算機全息圖,對經(jīng)過 MOF 傳輸后不同拓?fù)浜傻臏u旋光模式進行解調(diào)。利用透鏡3聚焦后,再利用CCD在透鏡3后觀察。

研究現(xiàn)狀

現(xiàn)代光通信技術(shù)的迅速發(fā)展打破了各種地域限制,極大推動了信息全球化的發(fā)展。基于傳統(tǒng)復(fù)用技術(shù)的通信頻譜帶寬資源已接近飽和,在未來無法滿足光通信的容量需求。基于新型模分復(fù)用的奇點光束復(fù)用,為光束的復(fù)用提供了一個新的自由度。奇點光束包括位相型的渦旋光和偏振型的柱矢量光束。奇點光束復(fù)用具有正交性、無限性、安全性等優(yōu)點,在提升通信容量方面受到廣泛的關(guān)注。但奇點光束在自由空間中容易受到大氣擾動和熱湍流的干擾,加載的信號無法做到較長距離的穩(wěn)定傳輸。光纖是現(xiàn)代光通信最主要的傳輸介質(zhì)之一,具有傳輸損耗低、信息容量大、穩(wěn)定性高、工藝成熟等優(yōu)點,在使用時便于鋪設(shè)和管理,因此它非常適合用來發(fā)展現(xiàn)代光通信技術(shù)。將奇點光束的復(fù)用和解復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于新型光纖中,建立新型光纖通信系統(tǒng),將為今后光纖通信發(fā)展提供一種全新思路。

潛在應(yīng)用

(1) 為光束的復(fù)用提供了一個新的自由度,建立基于奇點光束的光纖通信系統(tǒng),為今后利用奇點光束進行光通信提供一種可行性方案;

(2)利用奇點光束的獨特性質(zhì)作為信號復(fù)用的手段,在特殊結(jié)構(gòu)光纖中發(fā)展低損耗的光通信技術(shù),很有可能會成為未來光纖通信領(lǐng)域的一個重大突破;

(3)有望實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心中光傳輸網(wǎng)信息傳送的需求。利用奇點光束在光纖中的復(fù)用技術(shù),可以很好節(jié)省連接光纖的體積,提升系統(tǒng)中復(fù)用的信息通道,更好的便于信息的傳輸和交換;

(4)在生物光子學(xué)、納米光子學(xué)和非線性光譜學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

應(yīng)用案例
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