Том 34, номер 09, статья № 8

Аннотация:

Разработан метод, позволяющий выделить информационный сигнал в пучке, результатом искажений которого является появление в нем дополнительных оптических вихрей. При этом информация также передается с использованием вихря. Исследование было выполнено на основе методов численного эксперимента, в соответствующей модели все дислокации вносились в волновой фронт в плоскости апертуры источника, затем излучение распространялось в условиях свободной дифракции. Оптическая схема эксперимента приближенно соответствовала линии оптической связи, в которой излучение испытывает значительные искажения в тонком слое среды, расположенном вблизи выходной апертуры лазерного генератора. В статье рассмотрено два метода выделения информационного сигнала на фоне шумов и продемонстрирована возможность использования одного из них в реальных линиях связи.

Ключевые слова:

оптические вихри, особые точки волнового фронта, линии оптической связи, атмосферная турбулентность

Список литературы:

1. Аксенов В.П., Дудоров В.В., Колосов В.В., Погуца Ч.Е., Абрамова Е.С. Регистрация орбитального углового момента лазерного пучка через его разложение по оптическим вихрям и его использование в системе связи в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 5. С. 347–357. DOI: 10.15372/AOO20200504.
2. Aksenov V.P., Kanev F.Yu., Izmailov I.V., Poizner B.N. Optical vortex detector as a basis for a data transfer system: Operational principle, model, and simulation of the influence of turbulence and noise // Opt. Commun. 2012. V. 286, N 6. P. 905–928.
3. Willner A.E., Huang H., Yan Y., Ren Y., Ahmed N., Xie G., Bao C., Li L., Cao Y., Zhao Z., Wang J., Lavery M.P.J., Tur M., Ramachandran S., Molisch A.F., Ashrafi N., Ashrafi S. Optical communications using orbital angular momentum beams // Adv. Opt. Photon. 2015. V. 7. P. 66–106. DOI: 10.1364/AOP.7.00006666 1943-8206/15/010066-41$15/0$15.00.
4. Chan Vincent W.S. Free-space optical communications // J. Lightwave Technol. 2006. V. 24, N 12. P. 4750–4761.
5. Robinson B.S., Boroson D.M., Burianek D.A., Murphy D.V. Overview of the lunar laser communications demonstration // Proc. SPIE. 2011. V. 7923. P. 792302-1–792302-4. DOI: 10.1117/12.878313.
6. Gibson G., Courtial J., Padgett M.J., Vasnetsov M., Pas’ko V., Barnett S.M., Franke-Arnold S. Free-space information transfer using light beams carrying orbital angular momentum // Opt. Express. 2004. V. 12, N 22. P. 5448–5455.
7. Shapiro J.H., Puryear A.L. Reciprocity-enhanced optical communication through atmospheric turbulence – Part I: Reciprocity proofs and far-field power transfer optimization // J. Opt. Commun. Network. 2012. V. 4, N 12. P. 947–954.
8. Shapiro J.H., Puryear A.L., Parenti R.R. Reciprocity-enhanced optical communication through atmospheric turbulence – Part II: Communication architectures and performance // J. Opt. Commun. Network. 2013. V. 5, N 8. P. 888–900.
9. Bozinovic N., Yang Yue, Yongxiong Ren, Tur M., Kristensen P., Hao Huang, Willner A.E., Ramachandran S. Tarabit-scale orbital angular momentum mode division multiplexing in fibers // Science. 2013. V. 340. P. 1545–1548.
10. Аксенов В.П., Дудоров В.В., Колосов В.В., Погуца Ч.Е., Левицкий М.Е. Анализ корреляции интенсивности в приемо-передающих лазерных системах для формирования криптографического ключа // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 8. С. 591–597; Aksenov V.P., Dudorov V.V., Kolosov V.V., Pogutsa Ch.E., Levitskii M.E. The analysis of intensity correlation in laser transceiving systems for formation of a cryptographic key // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 6. P. 571–577.
11. Jingzhi Wu, Hui Li, Yangjun Li. Encoding information as orbital angular momentum states of light for wireless optical communications // Opt. Eng. 2007. V. 46, N 1. P. 019701–1–019701–5.
12. Chunyi Chen, Huamin Yang, Shoufeng Tong, Yan Lou. Changes in orbital-angular-momentum modes of a propagated vortex Gaussian beam through weak-to-strong atmospheric turbulence // Opt. Express. 2016. V. 24, N 7. P. 6959–6975.
13. Канев Ф.Ю., Аксенов В.П., Веретехин И.Д. Анализ точности алгоритмов регистрация оптических вихрей // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 1. С. 5–16.
14. Indebetouw G. Optical vortices and their propagation // J. Mod. Opt. 1993. V. 40, N 1. P. 73–87.
15. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 212 с.
16. Кандидов В.П., Чесноков С.С., Шленов С.А. Дискретное преобразование Фурье. М.: Изд-во физического факультета МГУ, 2019. 88 с.
17. Chen M., Roux F.S., Olivier J.C. Detection of phase singularities with a Shack–Hartmann wavefront sensor // J. Opt. Soc. Am. A. 2007. V. 24, N 7. P. 1994–2002.
18. Канев Ф.Ю., Аксенов В.П., Веретехин И.Д. Регистрация оптических вихрей датчиком Шека–Гартмана // Вестн. РФФИ. 2018. № 4. С. 8–10.
19. Канев Ф.Ю., Лукин В.П. Адаптивная оптика. Численные и экспериментальные исследования. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2005. 250 с.