基于完美矢量光學渦旋陣列的通信編解碼

由于渦旋光束攜帶軌道角動量（OAM），因此被廣泛應用于靈巧顯微操縱、超大容量光通信、超分辨率顯微鏡、光學渦旋日冕觀測儀和光學測量等領域。然而，普通渦旋光束的半徑與拓撲電荷（TC）呈正相關，這極大地限制了渦旋光束的潛在應用。該論文提出了用于編碼和解碼通信的完美矢量光學渦旋陣列（PVOVAs），這些陣列形式是用兩個矢量光學渦旋陣列同軸疊加產生的，具有左旋和右旋圓偏振。PVOVA具有靈活的空間結構和可控的偏振態，拓展了矢量光場在光編解碼通信中的應用。

圖像通過PVOVA對攜帶像素灰度值信息的整個傳輸和解碼過程

下圖為生成PVOVA的實驗設置。將線偏振固體激光束轉換為平頂光束，該光束由針孔濾光片和透鏡（L1）準直。通過使用偏振片（P1）和半波板（HWP1），將準直光束轉換為具有調制偏振的偏振光束。然后，通過偏振分束器將偏振光束分成兩束正交偏振的平行光束，并通過空間光調制器（UPOLabs HDSLM38R）沿傳播路徑回溯將偏振光束分成兩束平行光束。分束器用于將兩個調制光束反射到相同的透射路徑。以適當的角度π/4穿過四分之一波板后，用水平和垂直偏振光束產生左右圓偏振光束。

生成PVOVA的實驗設置

該論文提出的PVOVA中每個子渦旋的偏振狀態可以獨立調節，使用此功能，PVOVA通過解碼包含原始信息的每個矢量元件的偏振狀態來提供信息傳輸，利用PVOVA進行編解碼通信可以顯著提高數據傳輸效率，為矢量光渦旋的應用提供了新的前景，特別是在基于偏振模態的編解碼通信領域。詳細信息請見原文。

審核編輯：湯梓紅