De toekomst van optische communicatie is zojuist rooskleuriger geworden. In een ontwikkeling gerapporteerd in Advanced Photonics hebben onderzoekers van de Universiteit van Nanjing iso-propagatiewervelingen (IPV's) geïntroduceerd, een nieuw concept dat een oplossing biedt voor een al lang bestaande uitdaging waarmee wetenschappers en ingenieurs worden geconfronteerd:hoe de informatieverwerkingscapaciteit kan worden vergroot en tegelijkertijd de beperkingen van traditionele vortexbundels kunnen worden overwonnen.

Het multiplexen van optische vrijheidsgraden, zoals polarisatie en golflengte, is een belangrijk onderdeel geweest bij het verbeteren van de communicatiecapaciteit. Multiplexing met ruimtelijke modusverdeling, waarbij gebruik wordt gemaakt van orthogonale ruimtelijke modi zoals orbitale impulsmoment (OAM)-modi (ook bekend als vortexbundels), wordt echter geconfronteerd met een aanzienlijke hindernis.

Terwijl deze wervelbundels zich door de vrije ruimte voortplanten, divergeert hun bundelgrootte steevast met OAM, wat beperkingen oplegt aan de capaciteit vanwege de behoefte aan grotere ontvangers.

Voer IPV's in

IPV's vertegenwoordigen een paradigmaverschuiving. In tegenstelling tot conventionele vortexbundels vertonen IPV's OAM-onafhankelijke voortplanting. Met andere woorden, hun bundelgrootte blijft consistent tijdens de voortplanting in de vrije ruimte, ongeacht de OAM-modus. Deze doorbraak opent opwindende mogelijkheden voor multiplexcommunicatie in de ruimtelijke modus, glasvezeldatatransmissie en zelfs deeltjesmanipulatie.

Belangrijkste voordelen van IPV's:

• OAM-onafhankelijke voortplanting:IPV's behouden een constante straalgrootte, ongeacht de OAM-modus. Deze functie maakt efficiënt gebruik van ruimtelijke modi mogelijk zonder dat er buitensporig grote ontvangers nodig zijn.
• Veerkracht tegen atmosferische turbulentie:IPV's demonstreren verbeterde transmissiedynamiek met verminderde kwaliteitsfactoren. Zelfs onder atmosferische turbulentie blijven ze robuust, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen in de echte wereld.
• Experimentele capaciteitsverbeteringen:het onderzoeksteam voerde grondige vergelijkingen uit tussen IPV-multiplexing en bestaande optische schema's. De resultaten waren verbluffend, met capaciteitsverbeteringen variërend van 300 procent tot maar liefst 808 procent.
  

Toepassingen en toekomstperspectieven

De impact van IPV's reikt verder dan alleen communicatie. Stel je hogere datatransmissiesnelheden voor, efficiëntere deeltjesmanipulatie in wetenschappelijke experimenten en verbeterde glasvezelnetwerken. Naarmate onderzoekers dieper ingaan op het potentieel van IPV's, zullen industrieën variërend van telecommunicatie tot wetenschappelijke instrumentatie aanzienlijk hiervan kunnen profiteren.

Dr. Jianping Ding, corresponderend auteur en senior onderzoeker, zei:"Iso-propagatiewervelingen vertegenwoordigen een sprong voorwaarts in onze zoektocht naar grotere informatiecapaciteit. We zijn verheugd om hun toepassingen te verkennen en samen te werken met industriële partners."