Полностью волоконный вентиль SWAP-CNOT для оптических вихрей

Полностью волоконный вентиль SWAP-CNOT для оптических вихрей

Автор: Баршак Елена Владимировна, Лапин Борис Петрович, Викулин Дмитрий Вячеславович, Алиева Селиме Сейрановна, Алексеев Константин Николаевич, Яворский Максим Александрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 6 т.45, 2021 года.

Бесплатный доступ

В данной работе исследовано распространение оптических вихрей в системе оптических волокон, состоящей из последовательно расположенных мультигеликоидального и скрученного анизотропного волокон. Показано, что в определенных резонансных режимах оптических волокон такая система позволяет осуществлять контролируемое изменение знака топологического заряда и циркулярной поляризации входного оптического вихря. Кроме того, установлены параметры мультигеликоидального и анизотропного волокон, при которых исследуемая система реализует логическую операцию, которая соответствует последовательному применению базовых двухкубитовых вентилей SWAP и CNOT над состояниями циркулярно поляризованных оптических вихрей.

Еще

Оптические вихри, орбитальный угловой момент, логические элементы, анизотропные оптические волокна, двулучепреломление, волоконная оптика

Короткий адрес: https://sciup.org/140290283

IDR: 140290283   |   DOI: 10.18287/2412-6179-CO-938

Список литературы Полностью волоконный вентиль SWAP-CNOT для оптических вихрей

  • Shen, Y. Optical vortices 30 years on: OAM manipulation from topological charge to multiple singularities / Y. Shen, X. Wang, X. Zhenwei, C. Min, X. Fu, Q. Liu, M. Gong, X. Yuan // Light: Science & Applications. - 2019. - Vol. S. - 90. - DOI: 10.1038/s41377-019-0194-2.
  • Friese, M.E.J. Optical alignment and spinning of laser-trapped microscopic particles / M.E.J. Friese, T.A. Nieminen, N.R. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop // Nature. - 1998. - Vol. 394. - P. 348-350.
  • Garces-Chavez, V. Transfer of orbital angular momentum to an optically trapped low-index particle / V. Garces-Chavez, K. Volke-Sepulveda, S. Chavez-Cerda, W. Sibbett, K. Dholakia // Physical Review A. - 2002. - Vol. 66. -063402.
  • Spektor, B. Singular beam microscopy / B. Spektor, A. Normatov, J. Shamir // Applied Optics. - 2008. -Vol. 47. - P. A78-A87.
  • Foo, G. Optical vortex coronograph / G. Foo, D.M. Palacios, G.A. Shwartzlander, Jr. // Optics Letters. -2005. - Vol. 30. - P. 3308-3310.
  • Swartzlander, G.A., Jr. Peering into darkness with a vortex spatial filter / G.A. Swartzlander, Jr. // Optics Letters. -2001. - Vol. 26. - P. 497-499.
  • Soifer, V.A. Vortex beams in turbulent media: review / V.A. Soifer, O. Korotkova, S.N. Khonina, E.A. Shchepakina // Computer Optics. - 2016. - Vol. 40(5).- P. 605-624. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-605624.
  • Bozinovic, N. Terabit-scale orbital angular momentum mode division multiplexing in fibers / N. Bozinovic, Y. Yue, Y. Ren, M. Tur, P. Kristensen, H. Huang, A.E. Willner, S. Ramachandran // Science. - 2013. -Vol. 340. - 1545.
  • Qiao, W. Approach to multiplexing fiber communication with cylindrical vector beams / W. Qiao, T. Lei, Z. Wu, S. Gao, Z. Li, X. Yuan // Optics Letters. - 2017. - Vol. 42. - P. 2579-2582.
  • Карпеев, С.В. Передача через атмосферу высокоскоростного сигнала формата 1000BASE-SX/LX вихревыми пучками ближнего ИК-диапазона при помощи модифицированных SFP-трансиверов DEM-310GT / С.В. Карпеев, В.В. Подлипнов, Н.А. Ивлиев, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. - 2020. - Т. 44, № 4. - С. 578-581. - DOI: 10.18287/2412-6179-CO-772.
  • Yao, M. Orbital angular momentum: origins, behavior and applications / M. Yao, M.J. Padgett // Advances in Optics and Photonics. - 2011. - Vol. 3. - P. 161-204.
  • Willner, E. Optical communications using orbital angular momentum beams / E. Willner, H. Huang, Y. Yan [et al.] // Advances in Optics and Photonics. - 2015. - Vol. 7. -P. 66-106.
  • Padgett, M.J. Orbital angular momentum 25 years on / M.J. Padgett // Optics Express. - 2017. - Vol. 25, Issue 10. - P. 11265-11274. - DOI: 10.1364/OE.25.011265.
  • Essiambre, R. Capacity trends and limits of optical communication networks / R. Essiambre, R. Tkach // Proceedings of the IEEE. - 2012. - Vol. 100. - P. 1035-1055.
  • Wang, J. Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing / J. Wang, J.Y. Yang, I.M. Fazal, N. Ahmed, Y. Yan, H. Huang, Y. Ren, Y. Yue, S. Dolinar, M. Tur, A.E. Willner // Nature Photonics. - 2012. - Vol. 6. - P. 488-496.
  • Wang, F.-X. Scalable orbital-angular-momentum sorting without destroying photon states / F.-X. Wang, W. Chen, Z.-Q. Yin, S. Wang, G.-C. Guo, Z.-F. Han // Physical Review A. - 2016. - Vol. 94. - 033847.
  • Dudley, A. All-digital wavefront sensing for structured light beams / A. Dudley, G. Milione, P.R. Alfano, A. Forbes // Optics Express. - 2014. - Vol. 22. - P. 14031-14040.
  • Franke-Arnold, S. Uncertainty principle for angular position and angular momentum / S. Franke-Arnold, S. Barnett, E. Yao, J. Leach, J. Courtial, M. Padgett // New Journal of Physics. - 2004. - Vol. 6. - 103.
  • Yavorsky, M.A. Polarization-dependent orbital angular momentum flipping in fibers with acousto-optic interaction / M.A. Yavorsky, D.V. Vikulin, E.V. Barshak, B.P. Lapin, C.N. Alexeyev // Journal of Physics: Conference Series. -2019. - Vol. 1368. - 022067. - DOI: 10.1088/17426596/1368/2/022067.
  • Yavorsky, M.A. All-fiber polarization-dependent optical-vortex-controlling via acousto-optic interaction / M.A. Yavorsky, D.V. Vikulin, E.V. Barshak, B.P. Lapin, C.N. Alexeyev // Days on Diffraction (DD). - 2019. -P. 238-243. - DOI: 10.1109/DD46733.2019.9016567.
  • Yavorsky, M.A. Spin-dependent OAM flipping in multihel-ical optical fibres / M.A. Yavorsky, E.V. Barshak, D.V. Vikulin, C.N. Alexeyev // Journal of Optics. - 2018. -Vol. 20, Issue 11. - 115601. - DOI: 10.1088/2040-8986/aae3ff.
  • Alexeyev, C. Toffoli gate in twisted anisotropic and multiheli-cal optical fibers / C. Alexeyev, E. Barshak, D.V. Vikulin, B. Lapin, M. Yavorsky // Days on Diffraction (DD). - 2020. -P. 7-12. - DOI: 10.1109/DD49902.2020.9274577.
  • Barshak, E.V. Twisted anisotropic fibers for robust orbital-angular-momentum-based information transmission /E.V. Barshak, C.N. Alexeyev, B.P. Lapin, M.A. Yavorsky // Physical Review A. - 2015. - Vol. 91. - 033833. - DOI: 10.1103/PhysRevA.91.033833.
  • Barshak, E.V. Robust higher-order optical vortices for information transmission in twisted anisotropic optical fibers / E.V. Barshak, D.V. Vikulin, B.P. Lapin, S.S. Alieva, C.N. Alexeyev, M.A. Yavorsky // Journal of Optics. - 2021. - Vol. 23, Issue 3. - 035603. - DOI: 10.1088/2040-8986/abda85.
  • Alexeyev, C.N. Transformation of optical vortices in elliptical and anisotropic optical fibres / C.N. Alexeyev, A.V. Volyar, M.A. Yavorsky // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2007. - Vol. 9, Issue 4. - 387. - DOI: 10.1088/1464-4258/9/4/013.
  • Alexeyev, C.N. Multi-helix chiral fibre filters of higherorder optical vortices / C.N. Alexeyev, A.V. Volyar, M.A. Yavorsky // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2007. - Vol. 9, Issue 5. - 537. - DOI: 10.1088/1464-4258/9/5/018.
  • Alexeyev, C.N. Helical-core fiber analog of a quarter-wave plate for orbital angular momentum / C.N. Alexeyev, B.P. Lapin, A.V. Volyar, M.A. Yavorsky // Optics Letters. -2013. - Vol. 38, Issue 13. - P. 2277-2279. - DOI: 10.1364/OL.38.002277.
  • Optical waveguide theory / A. Snyder, J.D. Love. - London: Chapman and Hall, 1983.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp