광정보 전송의 혁신 한 방향으로만 전파되는 음파는 빛의 전달 상호성을 깨뜨림 

[아름이]

광정보 전송의 혁신
한 방향으로만 전파되는 음파는 빛의 전달 상호성을 깨뜨림
날짜:
2022년 10월 31일
원천:
막스 플랑크 게젤샤프트
요약:
과학자들은 광학 통신에서 전송된 신호의 특수 클래스인 광학 소용돌이의 품질을 크게 향상시키는 단방향 장치를 처음으로 만들었습니다. 선택적 광학 와류 모드를 단방향으로만 전송함으로써 개발된 장치는 유해한 후방 산란을 최소화합니다. 과학자들은 모드 분할 다중 통신, 광학 핀셋, 와류 레이저에서 양자 조작 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야와 함께 많은 광학 시스템에서 발견의 큰 실용적인 유용성을 강조합니다.

막스 플랑크 빛 과학 연구소(Max Planck Institute for Science of Light)의 과학자들은 광통신에서 전송된 신호의 특수 등급인 광 소용돌이(optical vortex)의 품질을 크게 향상시키는 단방향 장치를 처음으로 만들었습니다. 선택적 광학 와류 모드를 단방향으로만 전송함으로써 개발된 장치는 유해한 후방 산란을 최소화합니다. 과학자들은 모드 분할 다중 통신, 광학 핀셋, 와류 레이저에서 양자 조작 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야와 함께 많은 광학 시스템에서 발견의 큰 실용적인 유용성을 강조합니다.

광통신은 전송되는 광정보의 양을 증가시킴으로써 향상될 수 있다. 이것은 많은 광학 파장, 다른 편광 상태 또는 다중 시간 슬롯을 사용하는 것과 같은 다중화된 채널을 사용하여 달성할 수 있습니다. 지난 10년 동안 도파관의 고유장인 광 공간 모드는 직교 공간 모드 간의 혼선이 거의 없기 때문에 통신 용량을 더욱 향상시키기 위해 널리 이용되었습니다.

양자 통신뿐만 아니라 고전적 통신에서도 다중화 방법에서 와류 모드를 사용하는 것이 유리한 것으로 입증되었습니다. 이 특수 모드 세트는 나선형 광학 위상 분포를 가지며 광학 신호를 다중화하기 위한 추가 자유도를 허용합니다. 와류 발생기, 레이저 및 신호 증폭기와 같은 장치가 시연되었으며 수요가 많습니다.

적용 가능성에 대한 제한적인 영향은 한 방향으로 특정 와류 모드의 전송을 허용하지만 반대 방향으로는 전송을 허용하지 않는 장치가 아직 없다는 것입니다. 그러나 이러한 종류의 장치(소위 광 와류 아이솔레이터)는 신호 품질과 순도 향상에 결정적으로 중요합니다. 이러한 장치를 개발할 때 특히 어려운 점은 광학의 기본 원리인 상호성입니다. 소스와 관찰 포인트가 바뀔 때 전송 채널의 대칭적인 응답이 필요합니다.

연구원, 광학 소용돌이 절연체 구축에 성공

이제 Xinglin Zeng, Philip Russell 및 Birgit Stiller가 이끄는 막스 플랑크 빛 과학 연구소 팀은 이를 가능하게 하는 돌파구를 달성했습니다. 선택한 소용돌이 모드. 키랄 광자 결정 섬유에서 소위 위상 선택적 Brillouin-Mandelstam 산란의 효과는 와류를 운반하는 광파와 이동하는 음파의 단방향 상호 작용을 허용합니다. 특정 광학 소용돌이는 잘 설계된 제어 조명으로 강력하게 억제하거나 증폭할 수 있습니다. Science Advances 에 발표된 실험 결과 는 시스템에서 임의의 후방 산란 및 신호 저하를 방지하는 상당한 와류 분리율을 보여줍니다.

"이것은 와류 모드를 위한 최초의 비가역 시스템으로 비가역 광학의 새로운 관점을 열어줍니다. 동일한 물리적 효과가 기본 모드뿐만 아니라 고차 모드에서도 발생할 수 있습니다."라고 Xinglin Zeng이 말했습니다. 이 종이. "광 구동 광 와류 아이솔레이터는 광통신, 양자 정보 처리, 광 핀셋, 파이버 레이저와 같은 응용 분야에 큰 영향을 미칠 것입니다. 빛과 음파만으로 와류 모드를 선택적으로 조작할 수 있는 가능성이 매우 매력적입니다. 개념"이라고 Quantum Optoacoustics Research Group의 리더인 Birgit Stiller는 말합니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/