(48-2) 05 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Распространение оптических вихрей в резонаторе ввода-вывода на основе вертикального массива кольцевых резонаторов
Б.П. Лапин 1, Е.В. Баршак 1, М.А. Яворский 1, К.Н. Алексеев 1

1 КФУ им. В.И. Вернадского, Физико-технический институт,
295007, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, проспект Академика Вернадского, д. 4

 PDF, 1328 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1392

Страницы: 197-203.

Аннотация:
В данной работе исследуется передача мод высших порядков, в том числе оптических вихрей, через волокно, эванесцентно спаренное с вертикальным массивом кольцевых резонаторов – пакетным многокольцевым резонатором. Показано, что кривые пропускания оптических вихрей имеют характерную структуру, наличие которой мы объясняем проявлением зонной структуры бесконечной стопки связанных кольцевых резонаторов. Показана принципиальная возможность использования вертикальных массивов кольцевых резонаторов в качестве элементов линий задержки для волоконно-оптической связи на состояниях с орбитальным угловым моментом. Показано, что вертикальный массив кольцевых резонаторов способен служить элементом линии задержки для чётных и нечётных мод Лагерра–Гаусса.

Ключевые слова:
оптическое волокно, крутильные механические напряжения, дисперсия, оптический вихрь.

Благодарности
Данная работа выполнена при поддержке Российского научного фонда, Проект № 23-22-00425.

Цитирование:
Лапин, Б.П. Распространение оптических вихрей в резонаторе ввода-вывода на основе вертикального массива кольцевых резонаторов / Б.П. Лапин, Е.В. Баршак, М.А. Яворский, К.Н. Алексеев // Компьютерная оптика. – 2024. – Т. 48, № 2. – С. 197-203. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1392.

Citation:
Lapin BP, Barshak EV, Yavorsky MA, Alexeyev CN. Propagation of optical vortices in an add-drop resonator based on a vertical array of ring resonators. Computer Optics 2024; 48(2): 197-203. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1392.

References:
  1. Shen Y, Wang X, Xie Z, Min C, Fu X, Liu Q, Gong M, Yuan X. Optical vortices 30 years on: OAM manipulation from topological charge to multiple singularities. Light Sci Appl 2019; 8:90. DOI: 10.1038/s41377-019-0194-2.
  2. Forbes A, de Oliveira M, Dennis MR. Structured light. Nat Photonics 2021; 15: 253-262 DOI: 10.1038/s41566-021-00780-4.
  3. Weng Y, Pan Z. Orbital angular momentum based sensing and their applications: A review. J Lightw Technol 2023; 41: 2007-2016. DOI: 10.1109/JLT.2022.3202184.
  4. Yang Y, Ren Y, Chen M, Arita Y, Rosales-Guzmán C. Optical trapping with structured light: a review. Adv Photon 2021; 3: 034001. DOI: 10.1117/1.AP.3.3.034001.
  5. Bobkova V, Stegemann J, Droop R, Otte E, Denz C. Optical grinder: sorting of trapped particles by orbital angular momentum. Opt Express 2021; 29: 12967-12975. DOI: 10.1364/OE.419876.
  6. Nakamura R, Kawaguchi H, Iwata M, Kaneko A, Nagura R, Kawano S, Toyoda K, Miyamoto K, Omatsu T. Optical vortex-induced forward mass transfer: manifestation of helical trajectory of optical vortex. Opt Express 2019; 27: 38019-38027. DOI: 10.1364/OE.382288.
  7. Zeng J, Dong Y, Wang Y, Zhang J, Wang J. Optical imaging using orbital angular momentum: Interferometry, holography and microscopy. J Lightw Technol 2023; 41: 2025-2040. DOI: 10.1109/JLT.2022.3225214.
  8. Xu Y, Sun J, Walasik W, Litchinitser NM. Probing metamaterials with structured light. Opt Express 2016; 24: 26249-26254. DOI: 10.1364/OE.24.026249.
  9. Engay E, Rodrigo PJ. Nonlinear optical vortex coronagraph. Opt Lett 2020; 45: 1579-1582. DOI: 10.1364/OL.383311.
  10. Echeverri D, Ruane G, Jovanovic N, Mawet D, Levraud N. Vortex fiber nulling for exoplanet observations. I. Experimental demonstration in monochromatic light. Opt Lett 2019; 44: 2204-2207. DOI: 10.1364/OL.44.002204.
  11. Aleksanyan A, Kravets N, Brasselet E. Multiple-star system adaptive vortex coronagraphy using a liquid crystal light valve. Phys Rev Lett 2017; 118: 203902. DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.203902.
  12. Willner AE, Song H, Zou K, Zhou H, Su X. Orbital angular momentum beams for high-capacity communications. J Lightw Technol 2023; 41: 1918-1933. DOI: 10.1109/JLT.2022.3230585.
  13. Wang J. Advances in communications using optical vortices. Photonics Res 2016; 4: B14-B28. DOI: 10.1364/PRJ.4.000B14.
  14. Wang J, Zhang X. Orbital angular momentum in fibers. J Lightw Technol 2023; 41: 1934-1962. DOI: 10.1109/JLT.2022.3229172.
  15. Caspar C, Bachus E-J. Fibre-optic micro-ring-resonator with 2 mm diameter. Electron Lett 1989; 25: 1506-1508. DOI: 10.1049/el:19891011.
  16. Sumetsky M. Optimization of optical ring resonator devices for sensing applications. Opt Lett 2007; 32: 2577-2579. DOI: 10.1364/OL.32.002577.
  17. Kazanskiy NL, Khonina SN, Butt MA. A review of photonic sensors based on ring resonator structures: Three widely used platforms and implications of sensing applications. Micromachines 2023; 14: 1080. DOI: 10.3390/mi14051080.
  18. Yang H, Li J, Hu G, Yun B, Cui Y. Hundred megahertz microwave photonic filter based on a high Q silicon nitride multimode microring resonator. OSA Continuum 2020; 3: 1445-1455. DOI: 10.1364/OSAC.392053.
  19. Sacher WD, Poon JKS. Dynamics of microring resonator modulators. Opt Express 2008; 16: 15741-15753. DOI: 10.1364/OE.16.015741.
  20. Alexeyev CN, Barshak EV, Lapin BP, Yavorsky MA. Transmission of optical vortices through fiber loop resonators. Opt Lett 2019; 44: 4044-4047. DOI: 10.1364/OL.44.004044.
  21. Alexeyev CN, Barshak EV, Lapin BP, Yavorsky MA. Topological resonances, superefficient orbital-angular-momentum control, and spin-orbit-interaction enhancement in fiber-loop resonators. Phys Rev A 2020; 101: 063801. DOI: 10.1103/PhysRevA.101.063801.
  22. Alexeyev CN, Barshak EV, Lapin BP, Vikulin DV, Yavorsky MA. Parametric control of propagation of optical vortices through fibre ring resonators. J Opt 2021; 23: 064005. DOI: 10.1088/2040-8986/abf6de.
  23. Alexeyev CN, Milodan AV, Alexeyeva MC, Yavorsky MA. Inversion of the topological charge of optical vortices in a coil fiber resonator. Opt Lett 2016; 41: 1526-1529. DOI: 10.1364/OL.41.001526.
  24. Alexeyev CN, Aliyeva SS, Barshak EV, Lapin BP, Yavorsky MA. Super-efficient control of angular momentum and mode conversion in snake-type fiber resonators. J Opt Soc Am B 2021; 38: F29-F37. DOI: 10.1364/JOSAB.433997.
  25. Alexeyev CN, Alieva SS, Barshak EV, Lapin BP, Yavorsky MA. Structured light transformations and orbital angular momentum control in a three-coil optical snake. Computer Optics 2022; 46(5): 701-712. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1121.
  26. Sumetsky M. Optical fiber microcoil resonator. Opt Express 2004; 12: 2303-2316. DOI: 10.1364/OPEX.12.002303.
  27. Yariv A, Xu Y, Lee RK, Scherer A. Coupled-resonator optical waveguide: a proposal and analysis. Opt Lett 1999; 24: 711-713. DOI: 10.1364/OL.24.000711.
  28. Heebner JE, Boyd RW, Park Q-H. SCISSOR solitons and other novel propagation effects in microresonator-modified waveguides. J Opt Soc Am B 2002; 19: 722-731. DOI: 10.1364/JOSAB.19.000722.
  29. Sumetsky M. Vertically-stacked multi-ring resonator. Opt Express 2005; 13: 6354-6375. DOI: 10.1364/OPEX.13.006354.
  30. Koonath P, Indukuri T, Jalali B. Monolithic 3-D silicon photonics. J Lightw Technol 2006; 24: 1796-1804. DOI: 10.1109/JLT.2006.871121.
  31. Alexeyev CN, Alieva SS, Barshak EV, Lapin BP, Yavorsky MA. Slow optical vortices in multicoil fiber resonators. J Opt Soc Am B 2022; 39: 2289-2294. DOI: 10.1364/JOSAB.461036.
  32. Schwelb O. Transmission, group delay, and dispersion in single-ring optical resonators and add/drop filters-a tutorial overview. J Lightw Technol 2004; 22: 1380-1394. DOI: 10.1109/JLT.2004.827666.
  33. Alexeyev AN, Alexeyev CN, Fadeyeva TA, Volyar AV. Analysis of singularity properties of the radiation field in low-mode optical fibres. Ukrainian Journal of Physical Optics 2006; 7: 11-17. DOI: 10.3116/16091833/7/1/11/2006.
  34. Prisiazhniuk AV, Sokolenko BV, Poletaev DA, Shostka NV. Digital holographic testing of the optical fiber at welding area. J Phys: Conf Ser 2019; 1400: 066042. DOI: 10.1088/1742-6596/1400/6/066042.
  35. Milione G, Ip E, Li MJ, Stone J, Peng G, Wang T. Mode crosstalk matrix measurement of a 1  km elliptical core few-mode optical fiber. Opt Lett 2016; 41: 2755-2758. DOI: 10.1364/ol.41.002755.
  36. sRenner H. Bending losses of coated single-mode fibers: a simple approach. J Lightw Technol 1992; 10: 544-551.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20