北京理工大學(xué)：一種寬譜軌道角動(dòng)量光梳智能調(diào)控方法

近日，北京理工大學(xué)光電學(xué)院付時(shí)堯、高春清團(tuán)隊(duì)提出了一種寬譜軌道角動(dòng)量光梳智能調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了軌道角動(dòng)量態(tài)±75范圍內(nèi)的光場(chǎng)超高維調(diào)控，該研究成果以" Intelligent tailoring of broadband orbital angular momentum comb towards efficient optical convolution" 為題發(fā)表在頂刊Photonics Research。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金原創(chuàng)探索計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等支持。北京理工大學(xué)是唯一第一及通訊作者單位，北理工2023級(jí)博士研究生周詩韻為第一作者，付時(shí)堯教授為通訊作者。 n&
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軌道角動(dòng)量（Orbital angular momentum, OAM）作為一種激光的新型高維自由度，在超大容量光通信、新體制激光雷達(dá)、高密度光存儲(chǔ)、量子信息技術(shù)等尖端領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。一束激光可同時(shí)攜帶多個(gè)OAM模式，且不同的OAM模式相互正交，在“OAM域”中構(gòu)成了梳狀函數(shù)，即OAM光梳。寬譜OAM光梳是超高光子效率信息編碼的載體，同時(shí)也是高密度全息加密技術(shù)的“鑰匙”。先前研究已經(jīng)證明，采用純相位調(diào)制方法不可能將基模高斯光束轉(zhuǎn)化為OAM光梳，若要獲得OAM光梳，則必須采用迭代等方法無限逼近，而迭代過程是費(fèi)時(shí)的，將高維信號(hào)編碼的優(yōu)勢(shì)抵消殆盡。寬譜OAM光梳的高效、精準(zhǔn)按需調(diào)控仍面臨重大挑戰(zhàn)。 HPwmi[  
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針對(duì)這一問題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于多尺度融合學(xué)習(xí)的U型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（MSUNet），用于編碼寬譜OAM光梳調(diào)控相位計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了寬譜OAM光梳的快速、精準(zhǔn)按需調(diào)控。如圖1所示，該智能框架通過多尺度特征提取補(bǔ)償模式強(qiáng)度損失，極大提高了相位調(diào)制圖樣的生成精度與計(jì)算效率。通過引入OAM譜測(cè)量模型，能夠直接分析調(diào)制后的光場(chǎng)精度，實(shí)現(xiàn)有效的損失約束。