湍流大气中高稳定性全庞加莱球光束模式选择(特邀)（英文）

作者：刘雪婷; 翟焱望; 付时尧; 高春清^*

来源：红外与激光工程, 2021, 50(09): 78-88.

• 全庞加莱球光束
• 大气湍流
• 高稳定性
• 杂合庞加莱球

作为新型结构光束的一类,全庞加莱球光束因其横截面上自旋角动量和轨道角动量发生耦合,近年来在自由空间光通信领域内受到广泛关注。然而,传输信道中的大气湍流将产生诸如光束扩展、漂移、光强闪烁等严重影响,进而限制光通信系统性能。结合随机相位屏,对具有"C"型偏振奇点的全庞加莱球光束、"V"型偏振奇点的柱矢量光束和均匀偏振的标量涡旋光束在湍流大气中的传播进行大量的数值模拟。归一化光强相关系数和模式纯度被用于研究杂合庞加莱球表面不同位置处表征的全庞加莱球的稳定性。结果表明,相较于具有相似偏振拓扑荷和光强分布的柱矢量光束以及标量涡旋光束而言,坐标位于南半球的全庞加莱球光束在弱湍流和中湍流(r0=0.5 m, 0.125 m)下具有较高稳定性。而在强湍流下(r0=0.056 m),优势区域缩小至2σ∈[-5π/32, 0](纬度坐标)。上述结果将为自由空间远距离通信中传输介质的选取提供重要依据并进一步促进通信质量的提升。

• 单位
  北京理工大学; 工业和信息化部