(50-4) 05 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Конверсия векторных мод высших порядков в анизотропных циркулярных оптических волокнах с крутильной акустической волной
Д.В. Викулин1, Д.Я. Яворский1, Б.П. Лапин1, К.Н. Алексеев1 и М.А. Яворский1

1Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, 295007, Россия, г. Симферополь, пр. Вернадского, д. 4

  Полный текст (PDF)

DOI: 10.18287/COJ1792

ID статьи: 1792

Аннотация:
В данной работе исследована акустооптическая конверсия оптических мод высших порядков в циркулярном анизотропном оптическом волокне с распространяющейся крутильной акустической волной основного порядка. Впервые получены аналитические выражения для собственных резонансных оптических мод и их постоянных распространения. Теоретически показана взаимная конверсия линейно-поляризованных оптических вихрей с учетом сдвига оптической частоты. Установлен эффект инверсии знака спинового углового момента циркулярно-поляризованного оптического вихря. Продемонстрирована взаимная конверсия векторных HE- и EH-мод высших порядков, сопровождаемая изменением типа моды и её четности. Выявлено практически важное свойство волоконной системы осуществлять эффективные параллельные преобразования мод с различными значениями азимутального числа.

Ключевые слова:
оптическое волокно, акустооптическое взаимодействие, крутильная акустическая волна, оптические вихри, векторные моды.

Благодарности:
Работа поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации, соглашение № 075-02-2025-1543 (формулирование модели, определение резонансных мод), соглашение № FZEG-2026-0011 (исследование конверсии векторных мод высших порядков).

Цитирование:
Викулин, Д.В. Конверсия векторных мод высших порядков в анизотропных циркулярных оптических волокнах с крутильной акустической волной / Д.В. Викулин, Д.Я. Яворский, Б.П. Лапин, К.Н. Алексеев и М.А. Яворский // Компьютерная оптика. - 2026. - Т. 50, № 4. - 1792. - doi: 10.18287/COJ1792.

Citation:
Vikulin DV, Yavorsky DY, Lapin BP, Alexeyev CN, Yavorsky MA. Higher-order vector mode conversion in anisotropic circular optical fibers with torsional acoustic wave. Computer Optics 2026; 50(4): 1792. doi: 10.18287/COJ1792.

References:

  1. Berwick M, Pannell CN, Russell PSJ, Jackson DA. Demonstration of birefringent optical fibre frequency shifter employing torsional acoustic waves. Electron Lett 1991; 27(9): 713-715. doi:10.1049/el:19910444.
  2. Berwick M, Jackson DA. Coaxial optical-fiber frequency shifter. Opt Lett 1992; 17(4): 270-272. doi:10.1364/OL.17.000270.
  3. Lee KJ, Park HC, Park HS, Kim BY. Highly efficient all-fiber tunable polarization filter using torsional acoustic wave. Opt Express 2007; 15(19): 12362-12367. doi:10.1364/OE.15.012362.
  4. Lee KJ, Hong KS, Park HC, Kim BY. Polarization coupling in a highly birefringent photonic crystal fiber by torsional acoustic wave. Opt Express 2008; 16(7): 4631-4638. doi:10.1364/OE.16.004631.
  5. Engan HE. Analysis of polarization-mode coupling by acoustic torsional waves in optical fibers. J Opt Soc Am A 1996; 13(1): 112-118. doi:10.1364/JOSAA.13.000112.
  6. Lee KJ, Hwang IK, Park HC, Kim BY. Sidelobe suppression in all-fiber acousto-optic tunable filter using torsional acoustic wave. Opt Express 2010; 18(12): 12059-12064. doi:10.1364/OE.18.012059.
  7. Ko J, Lee KJ, Kim BY. Spectral shaping of an all-fiber torsional acousto-optic tunable filter. Appl Opt 2014; 53(36): 8499-8506. doi:10.1364/AO.53.008499.
  8. Vikulin DV, Alexeyev CN, Vikulina IS, Yavorsky MA. Inversion of circular polarization in anisotropic fibers with a torsional acoustic wave. Computer Optics 2025; 49(3): 383-390. doi:10.18287/2412-6179-CO-1566.
  9. Lee KJ, Hwang IK, Park HC, Kim BY. Polarization-independent all-fiber acousto-optic tunable filter using torsional acoustic wave. IEEE Photon Technol Lett 2010; 22(8): 523-525. doi:10.1109/LPT.2010.2041920.
  10. Song DR, Jun CS, Lim SD, Kim BY. Effect of metal coating in all-fiber acousto-optic tunable filter using torsional wave. Opt Express 2014; 22(25): 30873-30881. doi:10.1364/OE.22.030873.
  11. Yun SH, Hwang IK, Kim BY. All-fiber tunable filter and laser based on two-mode fiber. Opt Lett 1996; 21(1): 27-29. doi:10.1364/OL.21.000027.
  12. Machikhin AS, Pozhar VE, Viskovatykh AV, Burmak LI. Acousto-optical tunable filter for combined wideband, spectral, and optical coherence microscopy. Appl Opt 2015; 54(25): 7508-7513. doi:10.1364/AO.54.007508.
  13. Lee KJ, Hwang IK, Park HC, Nam KH, Kim BY. Analyses of unintentional intensity modulation in all-fiber acousto-optic tunable filters. Opt Express 2010; 18(5): 3985-3992. doi:10.1364/OE.18.003985.
  14. Lee KJ, Hwang IK, Park HC, Kim BY. Polarization-coupling all-fiber acousto-optic tunable filter insensitive to fiber bend and physical contact. Opt Express 2009; 17(8): 6096-6100. doi:10.1364/OE.17.006096.
  15. Richardson DJ, Fini JM, Nelson LE. Space-division multiplexing in optical fibres. Nat Photonics 2013; 7(5): 354-362. doi:10.1038/nphoton.2013.94.
  16. Su Y, He Y, Chen H, Li X, Li G. Perspective on mode-division multiplexing. Appl Phys Lett 2021; 118(20): 200501. doi:10.1063/5.0046071.
  17. Sillard P, Bigot-Astruc M, Molin D. Few-mode fibers for mode-division-multiplexed systems. J Lightwave Technol 2014; 32(16): 2824-2829. doi:10.1109/JLT.2014.2312845.
  18. Sillard P, Molin D, Bigot-Astruc M, et al. Low-differential-mode-group-delay 9-LP-mode fiber. J Lightwave Technol 2016; 34(2): 425-430. doi:10.1109/JLT.2015.2507345.
  19. Wang L, Nejad RM, Corsi A, et al. Linearly polarized vector modes: enabling MIMO-free mode-division multiplexing. Opt Express 2017; 25(10): 11736-11749. doi:10.1364/OE.25.011736.
  20. Liu J, Li SM, Zhu L, et al. Direct fiber vector eigenmode multiplexing transmission seeded by integrated optical vortex emitters. Light Sci Appl 2018; 7(3): 17148. doi:10.1038/lsa.2017.148.
  21. Padgett MJ. Orbital angular momentum 25 years on. Opt Express 2017; 25(10): 11265-11274. doi:10.1364/OE.25.011265.
  22. Wang J. Advances in communications using optical vortices. Photon Res 2016; 4(5): B14-B28. doi:10.1364/PRJ.4.000B14.
  23. Shen Y, Wang X, Xie Z, Min C, Fu X, Liu Q, et al. Optical vortices 30 years on: OAM manipulation from topological charge to multiple singularities. Light Sci Appl 2019; 8(1): 90. doi:10.1038/s41377-019-0194-2.
  24. Franke-Arnold S, Barnett SM, Yao E, Leach J, Courtial J, Padgett M. Uncertainty principle for angular position and angular momentum. New J Phys 2004; 6: 103. doi:10.1088/1367-2630/6/1/103.
  25. Nelson DF, Lax M. New symmetry for acousto-optic scattering. Phys Rev Lett 1970; 24(8): 379-382. doi:10.1103/PhysRevLett.24.379.
  26. Alexeyev CN, Volyar AV, Yavorsky MA. Fiber optical vortices. In: Chen LI, ed. Lasers, optics and electro-optics research trends. New York: Nova Publishers; 2007. pp. 131-223.
  27. Alexeyev CN, Barshak EV, Volyar AV, Yavorsky MA. Perturbation theory approach for the wave equation in fibre acousto-optics. J Opt 2010; 12(11): 115708. doi:10.1088/2040-8978/12/11/115708.
  28. Snyder AW, Love JD. Optical waveguide theory. London/New York: Chapman and Hall; 1983.
  29. Alexeyev CN, Lapin BA, Yavorsky MA. Optical vortices and topological phase in strongly anisotropic coiled few-mode optical fibers. J Opt Soc Am B 2007; 24(10): 2666-2675. doi:10.1364/JOSAB.24.002666.

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