Российские исследователи рассчитали и показали на практике метод управления количеством и распределением дифракционных максимумов взаимодействующих пучков закрученного света, а также их орбитальным угловым моментом. Открытие поможет усовершенствовать способы оптической передачи информации. Работа ученых опубликована в журнале Optics Letters.

Tailoring diffraction of light carrying orbital angular momenta

A unified approach to controlling the diffraction of light carrying orbital angular momenta (OAM) is developed and experimentally verified in this Letter. This approach allows one to specify not only the number of diffraction maxima, their spatial frequencies, and the intensity distribution between them, but also the OAM in each maximum. It is verified that the approach can be used for structuring both single and multiple beams carrying OAMs. Simulations reveal phase singularities in structured beams. In addition, the approach makes it possible to shape the light in regular and irregular two-dimensional arrays with addressing the OAMs at each site. This approach offers new opportunities for singular optics.
https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-45-14-3909

Закрученный свет можно использовать для повышения емкости световых каналов передачи информации. Он отличается от обычного света ненулевым значением орбитального углового момента. При передаче информации по световым каналам, например оптоволоконным линиям, необходимо управлять различными характеристиками света. И чем выше число этих параметров, тем большее количество информации можно поместить в один носитель. В самом простом случае информация кодируется отсутствием или присутствием светового сигнала. Но если вспышки света будут отличаться еще и угловым моментом, то информационная емкость системы станет в разы больше.

Исследователи из Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН и Сибирского федерального университета провели теоретическое моделирование и показали, что дифракцией лазерных лучей, обладающих орбитальным угловым моментом, можно управлять. На втором этапе работы авторы создали устройство, которое способно управлять дифракцией света. Оно состоит из гелий-неонового лазера, модулятора света, линзы и принимающей камеры.

Один из главных элементов установки — модулятор света. Исследователи проработали его конструкцию таким образом, чтобы получать дифракционную картину с нужным количеством максимумов, их распределением и интенсивностью, а также значениями орбитального углового момента в каждом максимуме.

При взаимодействии пучков света с различными орбитальными угловыми моментами возникают отличные друг от друга дифракционные картины. При увеличении количества взаимодействующих компонент с различными угловыми моментами число неповторяющихся распределений интенсивности света также возрастает.

«Мы выяснили, как можно управлять дифракцией пучков закрученного света. Несмотря на ряд ограничений, наш новый метод способен контролировать количество и взаимное расположение дифракционных максимумов с заданным орбитальным угловым моментом. Технологию можно использовать для создания как одномерных, так и двумерных наборов из пучков закрученного света. Это открывает новые перспективы для сингулярной оптики в целом и оптической передачи информации в частности. Кроме того, такой подход можно реализовать в устройствах оптических пинцетов в медицине и биологии», — рассказал один из авторов работы, заместитель директора по научной работе Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН Андрей Вьюнышев.

Источник: https://indicator.ru/physics/metod-upravleniya-difrakciei-puchkov-zakruchennogo-sveta-14-07-2020.htm