УДК 535.8 Применение оптики в целом
ГРНТИ 29.31 Оптика
ОКСО 03.03.02 Физика
ББК 223 Физика
ТБК 6135 Оптика
BISAC SCI053000 Physics / Optics & Light
В последние годы активно исследуются различные способы увеличения информационной ёмкости каналов передачи информации с помощью лазерных пучков. В атмосферно-оптических каналах связи важной задачей является определение характеристик пучков, которые могут нести дополнительную информацию, при их искажении в турбулентной атмосфере. Системы когерентного сложения лазерных пучков являются перспективными для задач передачи информации, закодированной в поляризационной структуре лазерного пучка, поскольку они позволяют изменять ее с высокой частотой. Кроме разработки методов кодирования информации параметрами структурированного пучка необходимо также разрабатывать методы их приема/декодирования. Определение поляризационной структуры искаженного турбулентной атмосферой пучка является нетривиальной задачей. Целью данного исследования является оценка возможности определения поляризационной структуры синтезированных лазерных пучков по искаженным атмосферной турбулентностью картинам распределений интенсивности с помощью нейронных сетей. Исследование выполнено на основе численного моделирования. Впервые показано, что применение нейронных сетей позволяет различать линейно поляризованный синтезированный пучок от пучка с неоднородным распределением поляризации, сформированным субпучками с азимутально или радиально распределенными поляризациями в турбулентной атмосфере.
поляризация, поляризационная структура, когерентное сложение, турбулентная атмосфера, нейронная сеть.
1. Wang, J. Advances in communications using optical vortices // Photonics Res. 2016. V. 4, Iss. 5. P. B14–B28. DOI: https://doi.org/10.1364/prj.4.000b14
2. Willner, A. E., Huang, H., Yan, Y., Ren, Y., Ahmed, N., Xie, G., Bao, C., Li, L., Cao, Y., Zhao, Z., Wang, J., Lavery, M. P. J., Tur, M., Ramachandran, S., Molisch, A. F., Ashrafi, N., & Ashrafi, S. Optical communications using orbital angular momentum beams. Adv. Opt. Photonics. 2015. V. 7, Iss. 1, P. 66–106. DOI: https://doi.org/10.1364/aop.7.000066
3. Huang, H., Xie, G., Yan, Y., Ahmed, N., Ren, Y., Yue, Y., Rogawski, D., Willner, M. J., Erkmen, B. I., Birnbaum, K. M., Dolinar, S. J., Lavery, M. P. J., Padgett, M. J., Tur, M., & Willner, A. E. 100 Tbit/s free-space data link enabled by three-dimensional multiplexing of orbital angular momentum, polarization, and wavelength // Opt. Lett. 2014. V. 39, Iss. 2. P. 197 –200. DOI: https://doi.org/10.1364/ol.39.000197
4. Adamov E.V., Aksenov V.P., Dudorov V.V., Kolosov V.V., Levitskii M.E. Controlling the spatial structure of vector beams synthesized by a fiber laser array // Opt. Laser Technol. 2022. V. 154. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2022.108351
5. Adamov, E. V., Bogach, E. A., Dudorov, V. V., Kolosov, V. V., Levitskii, M. E. Controlling the polarization structure of vector beams synthesized by a fiber laser array // Opt. Commun. 2024. V. 559. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2024.130399
6. Machavariani G., Lumer Y., Moshe I., Meir A., Jackel S., Davidson N. Birefringence-induced bifocusing for selection of radially or azimuthally polarized laser modes // Appl. Optics. 2007. V. 46, Iss. 16. P. 3304–3310. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.46.003304
7. Wang, B., Zhang, X., Shah, S. A. A., Merabet, B., Kovalev, A. A., Stafeev, S. S., Kozlova, E. S., Kotlyar, V. V., & Guo, Z. Top three intelligent algorithms for OAM mode recognitions in optical communications // Eng. Res. Express. 2024. V. 6, N. 3. DOI: https://doi.org/10.1088/2631-8695/ad61bc
8. Wang, Z., Dedo, M. I., Guo, K., Zhou, K., Shen, F., Sun, Y., Liu, S., & Guo, Z. Efficient Recognition of the Propagated Orbital Angular Momentum Modes in Turbulences with the Convolutional Neural Network // IEEE Photonics J. 2019. V. 11, Iss. 3. DOI: https://doi.org/10.1109/JPHOT.2019.2916207
9. Богач Е.А., Адамов Е.В., Дудоров В.В., Колосов В.В. Распознавание противоположных по знаку орбитальных угловых моментов вихревых пучков в турбулентной атмосфере с помощью нейронных сетей // Оптика атмосф. и океана, 2025. Т. 38, № 4, С. 247–254. DOI:https://doi.org/10.15372/AOO20250401
10. Aksenov V.P., Dudorov V.V., Kolosov V.V. Characterization of vortex beams synthesized on the basis of a fiber laser array // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. P 96802D-1–96802D-7. DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.2206152
11. Adamov, E. V., Bogach, E. A., Dudorov, V. V., Kolosov, V. V., Levitskii, M. E. Adaptive control of the polarization structure of synthesized beams in a turbulent atmosphere // Proc. SPIE. 2023. V. 12780. P. 127801H-1–127801H-5. DOI: http://dx.doi.org/10.1117/12.2691156
12. Szegedy C., Vanhoucke V., Ioffe S., Shlens J., Wojna, Zb. Rethinking the Inception Architecture for Computer Vision // 2016 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), Las Vegas, NV, USA, 2016.P. 2818– 2826. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/CVPR.2016.308
