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|新技術促進大容量CVB通信技術的發展

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a1 ， 高斯光束入射時各衍射階數的偏振和強度分布；a2 ， 圓柱形矢量光束（CVB）（m=-1）入射時各衍射階數的偏振和強度分布；b1 ， 含4個模式的被測共軸CVB；b2-b5 ， 不同CVB模式通道分接后的高斯點 。 （圖片來源：陳書青 ， 謝志強 ， 葉華鵬 ， 王新柔 ， 郭正浩 ， 何延亮 ， 李瑛 ， 袁小聰 ， 范滇元）
圓柱形矢量光束（CVB）的復用技術已逐步成為擴增信道的有效手段 。 如何耦合和分離圓柱形矢量光束是CVB復用通信的兩個關鍵技術難點 。 盡管現在可以通過微型達曼渦流光柵等離軸控制技術來實現光束的耦合和分離 ， 但這種技術因其只含相位光柵結構而僅限于操縱同質的偏振光束 。 對于非同質偏振的圓柱形矢量光束則需采用梯度相位裝置來在左旋和右旋圓偏振（LHCP/RHCP）狀態間產生一個梯度相位差 ， 使得以不同角度從離軸入射的圓柱形矢量光束攜帶不同的相位經行共軸傳播 。 盡管離軸控制技術已有長足的進步 ， 但其偏振態控制仍存在一定的技術挑戰 。
圓柱形矢量光束可以通過解析瓊斯矩陣被分解為兩個具有共軛拓撲電荷的正交圓偏振渦流束的線性疊加 。 隨后 ， 通過獨立調制左旋圓偏振和右旋圓偏振兩個分量的相位來實現圓柱形矢量光束的離軸控制 ， 因此 ， 模式耦合和分離就可以通過引入梯度相位的變化來實現 。 光學超表面是一種微納光學器件 ， 通過安裝人工納米天線來實現對相位、振幅和偏振的控制 。 研究表明 ， 超表面利用自旋和軌道的相互作用實現了圓偏振的相位調制 ， 繼而可以實現獨立地控制兩種圓偏振的相位 。

（圖片來源：TheDigitalArtist/Pixabay）
《光科學與應用》（LightScience&Application）雜志展示了由中國深圳大學的范滇元教授、袁小聰教授和李瑛教授及其合作者領導的科學團隊的新工作 。 他們提出了一種基于金屬-電介質-金屬超表面的方法來實現CVB復接/分接的離軸偏振態控制 。 由于光路的可逆性和矢量模式的守恒性 ， 圓柱形矢量光束的左旋和右旋圓偏振分量被經過合理設計的超表面結構通過自旋-軌道相互作用分別實現獨立調制 ， 隨后則可以實現復接和分接 。 更值得一談的是 ， 這項研究所提出的CVB復接/分接方法可以在寬帶響應和正交偏振調制方面與波分復用和偏振分復用方法兼容 。 因此可見 ， 這種復接/分接技術將有利于大容量CVB通信技術的發展 。

【|新技術促進大容量CVB通信技術的發展】（圖片來源：Stop_mashina/Pixabay）
翻譯：范嘉豪
審校：張和持
引進來源：techxplore
本文來自：中國數字科技館

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