23619

PHY2 781

كارشناسي ارشد

فيزيك - اپتيك و ليزر

فيزيك

بهمن ماه 1402

106 ص.

سعيد قوامي صبوري

تكانه ي زاويه اي مداري , پرتوهاي گردابي نوري , پرتوهايلاگر-گاوس , پرتوهاي گردابي كسري , الگوريتم‌ها ي بهينه سازي

با توجه به رشد چشمگير فناوري، بهبود و گسترش زيرساخت¬هاي ارتباطي امري ضروري شده است. پرتوهاي گردابي به دليل ويژگي¬هاي منحصربه¬فرد جبهه موج خود، درجات آزادي بيشتري نسبت به ميدان¬هاي نوري رايج براي انتقال اطلاعات فراهم كرده¬اند. به همين دليل در ارتباطات نوري توجه ويژه¬اي به اين پرتوها شده است.پرتوهاي گردابي مي-توانند تعداد نامحدودي حالت¬هاي¬ تكانه¬ي زاويه¬اي مداريرا حمل كنند. علاوه¬براين پرتوهاي گردابي مي¬توانند با يكديگربرهم‌نهي داشته باشند و پرتوهايي با تكانه زاويه¬اي مداري كسري توليد كنند. از آنجايي كه اين پرتوها متعامد هستند و حالت¬هاي متعدد بيشتري را نسبت به پرتوهايي با تكانه زاويه¬اي صحيح فراهم مي¬كنند، براي افزايش پهناي باند مخابرات ليزري مفيد هستند. هر حالت تكانه¬ي زاويه¬اي مداري مي¬تواند به عنوان حامل اطلاعات عمل كند؛ بنابراين استخراج ضرايب مدي مي¬تواند حاوي اطلاعات باشد بدون اينكه با هم تداخلي داشته باشند. در اين كار مقدمات يك مخابرات ليزري را فراهم كرده¬ايم؛ به اين نحو كه اطلاعات روي ضرايب بسط مدي ذخيره شده¬اند. با استفاده از الگوريتم‌ها ي بهينه سازي توانستيم ضرايب مدي را براي پرتوهاي لاگر-گاوس كه يك نوع پرتو گردابي هستند، شناسايي كنيم. در اين كار موفق شديم تا براي برهم‌نهي دو حالت لاگر-گاوسبا بار توپولوژيك 1 و 2 ضرايب مديرا با گام 1/0 و دقت 8/81% شناسايي كنيم. براي برهم‌نهي دو حالت لاگر-گاوس با بار توپولوژيك 1 و 5 و همچنين بار توپولوژيك 1 و 7، ضرايب مدي را با گام 2/0 و دقت 100% استخراج كرديم. براي برهم‌نهي سه حالت لاگر-گاوستوانستيم 7 مد مختلف را شناسايي كنيم.

Orbital Angular Momentum , Optics Vortex Beams , Laguerre-Gaussian Beams , FractionalVortex Beams , Optimization Algorithms

Experimental recovery of modal coefficients of a superposition of vortex beams using optimization algorithms

فيزيك

Due to the significant growth of technology, the improvement and expansion of communication infrastructure has become necessary. Due to the unique characteristics of their wave front, vortex beams provide more degrees of freedom for information transmission than conventional light fields. For this reason, special attention has been paid to these beams in optical communication. Vortex beams can carry an infinite number of orbital angular momentum modes. In addition, vortex beams can superpose each other and produce beams with fractional orbital angular momentum. Since these beams are orthogonal and provide more multiple modes than beams of correct angular momentum, they are useful for increasing the bandwidth of laser communication. Any state of orbital angular momentum can act as a carrier of information; therefore, the extraction of mode coefficients can contain information without interfering with each other. In this work, we have prepared the preparations for a laser communication; In such a way that information is stored on mode expansion coefficients. Using optimization algorithms, we were able to identify mode coefficients for laguerre-gaussian beams, which are a type of vortex beam. In this work, we managed to identify mode coefficients with a step of 0.1 and 81.8% accuracy for the superposition of two laguerre-gaussian modes with topological Charge 1 and 2. For the superposition of two laguerre-gaussian modes with topological Charge 1 and 5 as well as topological Charge 1 and 7, we extracted mode coefficients with a step of 0.2 and 100% accuracy. For the superposition of three laguerre-gaussian modes, we were able to identify 7 different modes.

4