Forscher der Photonik der Tampere University, Finnland, und das Kastler-Brossel-Labor in Frankreich, haben gezeigt, wie sich die Selbstbildung des Lichts, ein Phänomen, das seit fast zwei Jahrhunderten bekannt ist Für fortschrittliche optische Kommunikationssysteme. Darüber hinaus wird eine neue Art von Raumzeit-Dualität für leistungsstarke Analogien untersucht, die verschiedene Optikfelder überbrücken.
Im Jahr 1836 führte Henry F. Talbot ein Experiment durch, bei dem er Lichtmuster beobachtete, die nach einer gewissen Ausbreitung auf natürliche Weise wieder auftauchen Talbot -Effekt.
In jüngster Zeit haben Forscher, die sich für Bildhauere der Experimental Quantum Optics Group (EQO) an der Tampere University sowie der komplexen Medienoptikgruppe des Kastler Brossel Laboratory in Ecole Normal Supérieure, Paris Wirkung in zylindrischen Systemen ausführlicher als je zuvor. Die vorgestellte interessante grundlegende Physik und leistungsfähige Anwendungen in der optischen Kommunikation wurden jetzt im Journal veröffentlicht Naturphotonik.
Untersuchung der Wirkung der Selbstimaging in zylindrischen Geometrien
Licht, das in einem sogenannten Ring-Core-Faser-Faserreisen einen Selbstimaging-Prozess erfährt, wenn auch in Winkelposition.
„Wenn Licht in einer bestimmten Winkelposition des ringartigen Faserkerns in die Faser eindringt, breitet es sich zunächst um den gesamten zylindrischen Kern aus und rekombiniert dann perfekt, um das ursprüngliche Feld über den Selbstimagingprozess zu bilden“ der führenden Autoren der Studie.
Wichtig ist, dass diese Selbstbildung in Winkelpositionen nur die Hälfte des grundlegenden Phänomens in zylindrischen Geometrien ist. Ein ähnlicher Interferenzeffekt erscheint auch in einer eng verwandten Eigenschaft aus Licht, die als Orbitalwinkelimpuls bezeichnet wird und es erlaubt, dass Licht Partikel um die optische Achse umdrehen, dh sie auf einem ringartigen Weg umkreisen. Grundsätzlich werden sowohl Eigenschaften, Winkelposition als auch orbitale Winkelimpuls als komplementäre Variablen angesehen, was bedeutet, dass die genaue Definition von einer zu Uneinigkeit der anderen Eigenschaft führt.
Das Team kombiniert nun das Selbstverfahren im Winkel und in einem Orbitalwinkelimpuls zum ersten Mal in einem einzigen Experiment, um die räumliche Struktur des Lichts beispiellos zu kontrollieren. Die Studie hört hier jedoch nicht auf, die Forscher untersuchen auch die faszinierende Verbindung zum Zeitbereich und zeigen eine leistungsstarke Anwendung für die optische Kommunikation.
Überbrücken von zwei beliebten Feldern in der Optik
Eine grundlegende Idee in der Optik ist die sogenannte Raum-Zeit-Dualität, die darauf hindeutet, dass viele Wirkungen, die räumlich beobachtet werden, auch in der zeitlichen Struktur des Lichts gesehen werden können. Basierend auf diesem Prinzip tritt das verallgemeinerte Selbstimaging in der Zeit für einen periodischen Zug von optischen Impulsen und seinen entsprechenden Frequenzkamm auf, dh Licht, das nur gut definierte und gleichermaßen beabstandete Frequenzen enthält.
In ihrer Arbeit enthüllen die Forscher eine neue Form der Raumzeit-Dualität, indem sie den starken Zusammenhang zwischen Winkel/Winkelimpuls und Zeit/Häufigkeit zeigen.
„Dies bedeutet, dass die in diesen beiden Feldern beobachteten physikalischen Phänomene weitgehend miteinander verbunden sind und die Verarbeitungstechniken von einem für den anderen verwendet werden können“ Forscher bei École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Schweiz.
Grundlegende Effekt löst die Anwendung in der optischen Kommunikation aus
Die Forscher profitieren von diesen tieferen grundlegenden Einblicke in die Selbstimaging und ihren begleitenden fortschrittlichen Modulationsfunktionen und zeigen zusätzlich eine leistungsstarke Anwendung für die optische Kommunikation.
„Der verallgemeinerte Selbstimaging-Effekt kann geschickt abgestimmt werden, um Informationen in den orbitalen Winkelimpulswerten des Lichts zu codieren, zu konvertieren und zu dekodieren, so dass sie als unabhängige Kommunikationskanäle fungieren können“, sagt Eriksson.
In der aktuellen Studie zeigt die aktuelle Studie, dass das theoretische Versprechen eines verlustfreien und übersprechenfreien Betriebs für eine stark erhöhte Datenrate in Reichweite ist, was sich tiefgreifend auf die Zukunft der optischen Telekommunikation auswirken könnte.
