Generación de haces de vórtice vectoriales multimodo habilitada por una D²NN giratoria

Área de la Ciencia:

• Óptica y Fotónica
• Aplicaciones de Aprendizaje Automático
• Generación y Manipulación de Haces

Sus antecedentes:

• Los haces de vórtice vectoriales (VVBs) son cruciales para aplicaciones ópticas avanzadas debido a sus propiedades únicas de polarización y momento angular orbital (OAM).
• La generación de diversos VVBs a menudo requiere configuraciones complejas o reentrenamiento de dispositivos, lo que limita la flexibilidad y la eficiencia.

Objetivo del estudio:

• Introducir una novedosa arquitectura de red neuronal profunda difractiva giratoria (R-D²NN) para la generación dinámica de VVBs.
• Demostrar una solución de un solo elemento y sin entrenamiento para producir VVBs multimodo con momento angular orbital (OAM) y polarización controlados.

Principales métodos:

• Una arquitectura R-D²NN reconfigurable que utiliza capas difractivas cuya rotación controla la salida del VVB.
• Superposición coherente de campos ópticos polarizados ortogonalmente con distintos modos OAM.
• Verificación mediante mediciones de parámetros de Stokes y simulaciones numéricas.

Principales resultados:

• Las simulaciones numéricas mostraron la generación de hasta 16 haces de vórtice vectoriales (VVBs) multimodo con una pureza de modo >99% utilizando cinco capas difractivas.
• La realización experimental logró una pureza de modo promedio del 85% con un sistema de dos capas en un modulador de luz espacial (SLM).

Conclusiones:

• La R-D²NN ofrece un método de generación de VVB dinámico y de alta fidelidad.
• Este enfoque de elemento único y sin entrenamiento es prometedor para comunicaciones ópticas, detección y otras aplicaciones fotónicas avanzadas.