Vórtices de isopropagação:multiplexação óptica para capacidade de informação sem precedentes

Vórtices de isopropagação prometem comunicação óptica mais rápida com maior resiliência. Crédito:Yan et al., doi 10.1117/1.AP.6.3.036002.

O futuro das comunicações ópticas acaba de ficar mais brilhante. Em um desenvolvimento relatado em Advanced Photonics , pesquisadores da Universidade de Nanjing introduziram vórtices de isopropagação (IPVs), um novo conceito que oferece uma solução para um desafio de longa data enfrentado por cientistas e engenheiros:como aumentar a capacidade de processamento de informações e ao mesmo tempo superar as limitações dos feixes de vórtices tradicionais.

A multiplexação de graus de liberdade ópticos, como polarização e comprimento de onda, tem sido fundamental para melhorar a capacidade de comunicação. No entanto, a multiplexação por divisão de modo espacial, que usa modos espaciais ortogonais, como modos de momento angular orbital (OAM) (também conhecidos como feixes de vórtice), enfrenta um obstáculo significativo.

À medida que esses feixes de vórtice se propagam através do espaço livre, o tamanho do feixe invariavelmente diverge do OAM, impondo restrições à capacidade devido à necessidade de receptores maiores.

Insira os IPVs

As IPVs representam uma mudança de paradigma. Ao contrário dos feixes de vórtice convencionais, os IPVs exibem propagação independente de OAM. Em outras palavras, o tamanho do feixe permanece consistente durante a propagação no espaço livre, independentemente do modo OAM. Esta inovação abre possibilidades interessantes para comunicação de multiplexação em modo espacial, transmissão de dados por fibra óptica e até manipulação de partículas.

Principais vantagens dos IPVs:

Propagação independente de OAM:IPVs mantêm um tamanho de feixe constante, independentemente do modo OAM. Esse recurso permite a utilização eficiente de modos espaciais sem exigir receptores excessivamente grandes.
Resiliência à turbulência atmosférica:os IPVs demonstram uma dinâmica de transmissão aprimorada com fatores de qualidade reduzidos. Mesmo sob turbulência atmosférica, eles permanecem robustos, tornando-os ideais para aplicações no mundo real.
Melhorias de capacidade experimental:A equipe de pesquisa conduziu comparações completas entre a multiplexação IPV e os esquemas ópticos existentes. Os resultados foram surpreendentes, com melhorias de capacidade variando de 300% a surpreendentes 808%.

Candidaturas e perspectivas futuras

O impacto das IPVs vai além da comunicação. Imagine taxas de transmissão de dados mais rápidas, manipulação de partículas mais eficiente em experimentos científicos e redes de fibra óptica aprimoradas. À medida que os investigadores se aprofundam no potencial dos IPV, indústrias que vão das telecomunicações à instrumentação científica poderão beneficiar significativamente.

Jianping Ding, autor correspondente e pesquisador sênior, disse:"Os vórtices de isopropagação representam um salto em nossa busca por maior capacidade de informação. Estamos entusiasmados em explorar suas aplicações e colaborar com parceiros da indústria."

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