Loading...

Angular Momentum Compensation and Sorting of Optical Modes in Optical Fiber

Ghorbani, Fatemeh | 2023

126 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 56676 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Bahrampour, Alireza; Farman, Farnaz
  7. Abstract:
  8. Electromagnetic field modes have several degrees of freedom, including polarization, orbital angular momentum, and radial order, which can be described by orthogonal modes. By using all the degrees of freedom in communication, the channel capacity can be increased dramatically. With the aim of increasing the capacity and correcting the errors created along the optical fiber, two important issues have been addressed in this thesis. First, the states propagated in the fiber may be disrupted by many unwanted factors and may not be transmitted correctly. Therefore, measures should be taken to minimize the impact of these factors as much as possible or to compensate for their effects. In the first problem, it has been shown that the most important changes inside the fiber do not change the coupling value of different degrees of freedom in the fiber. Also, in the following, a device that can control all the degrees of freedom of the modes inside the fiber is proposed. In free space, various methods have been proposed to sort different modes, while this work has been done less in optical fiber. In the second problem, an all-fiber setup is proposed to separate different optical fiber modes based on polarization and orbital angular momentum degrees of freedom. In this setup, a number of cascaded Mach-Zehnder interferometers have been used, which a specific phase difference is placed between the arms of each interferometer
  9. Keywords:
  10. Orbital Angular Momentum ; Polarization Controller ; Mode Coupling Approximation ; Mach-Zehnder Interferometer ; Channel Capacity ; Measurement ; Sorting Optical Modes

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست تصاویر
  • فهرست جداول
  • پیش گفتار
  • مقدمه‌ای بر امواج الکترومغناطیسی
    • تکانه زاویه‌ای امواج الکترومغناطیسی
      • دیدگاه کلاسیکی
      • دیدگاه کوانتومی
    • مُدهای میدان الکترومغناطیسی
      • مُدهای فضای آزاد
      • مُدهای فیبر نوری استوانه‌ای
    • دسته بندی مدهای فیبر نوری
      • مدهای استوانه‌ای برداری
      • مدهای قطبش خطی
      • مدهای تکانه زاویه‌ای مداری
    • تصحیح قطبش در فیبر نوری
      • روابط الاستواپتیک و قانون هوک در فیبر نوری
      • کنترل‌کننده قطبش فشاردهنده مکانیکی
      • کنترل‌کننده قطبش پدالی یا دیسکی
    • جمع‌بندی
  • جفت‌شدگی مدها در فیبر نوری
    • معادله جفت شدگی مدها و ضرایب جفت شدگی
    • انواع جفت شدگی مد در فیبر
      • جفت شدگی مدهای غیر تبهگن
      • جفت شدگی مدهای تبهگن
    • جمع‌بندی
  • تولید، کنترل و اندازه‌گیری مدهای مختلف اپتیکی
    • تولید مدهای مختلف اپتیکی
      • تولید مدهای مختلف اپتیکی در فضای آزاد
      • تولید مدهای مختلف اپتیکی در فیبر نوری
    • کنترل مدهای اپتیکی
    • تفکیک مدهای میدان الکترومغناطیسی
    • روش‌های تفکیک مدهای میدان الکترومغناطیسی در فضای آزاد
      • روش استفاده از هولوگرام‌های چنگالی
      • روش تداخل‌سنجی
      • روش تبدیل‌‌های همدیس
      • روش تبدیل فوریه کسری
      • سایر روش‌ها
    • روش‌های تفکیک مدهای میدان الکترومغناطیسی در فیبر نوری
    • جمع‌بندی
  • مساله کنترل مدهای تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
    • اختلالات مهم در فیبر نوری
      • دوشکستی حاصل از تنش
      • بیضی بودن هسته
      • پیچش فیبر
      • خم شدن فیبر
      • میدان مغناطیسی خارجی
      • تغییر در دما
    • دوران
    • عملگر اختلال در مدهای تبهگن
    • اثر انتشار بر مدهای فیبر نوری
      • اثر بیضی شدن هسته فیبر بر توزیع میدان
      • اثر پیچش فیبر بر توزیع میدان
    • سیستم تمام فیبری پیشنهادی برای کنترل همزمان قطبش و تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
      • بررسی دقیق اثر یک فشارنده عمودی بر قطبش و الگوی توزیع میدان مدهای فیبر نوری
      • ‌طرح کلی کنترل کننده‌ی همزمان قطبش و تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
      • اثبات معادل بودن تئوری دو چیدمان (آ) و (ب)
    • دقت سیستم پیشنهادی و محاسبه خطا
    • پیشنهادی برای ساخت سیستم کنترل همزمان قطبش و تکانه زاویه‌ای مداری
    • استفاده از تکانه زاویه‌ای نور در توزیع کلید کوانتومی در فیبر نوری
      • نخستین پروتکل توزیع کلید کوانتومی : پروتکل BB84
      • پیشنهاد پروتکل توزیع کلید کوانتومی با مدهای تبهگن فیبر
    • نتیجه گیری
  • مساله تفکیک مدهای تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
    • مدهای تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
    • تفکیک کننده قطبش و تکانه زاویه‌ای مداری فیبری پیشنهاد شده
      • تفکیک دو مد تکانه زاویه‌ای مداری با یک تداخل‌سنج ماخ-زندر
      • استفاده از تداخل‌سنج‌های متوالی آبشاری برای تفکیک N مد تکانه زاویه‌ای مداری
    • اعمال اختلاف فاز وابسته به مقدار تکانه زاویه‌ای مداری مد در تداخل‌سنج ماخ-زندر فیبری
      • تقریب عددی برای بررسی اثر پیچش بر جفت شدگی مدهای غیر تبهگن
    • اعمال اختلاف فاز مستقل از l و n در تداخل‌سنج ماخ-زندر فیبری
      • تقریب عددی برای بررسی اثر تغییر طول یک بازوی تداخل‌سنج بر وابستگی اختلاف فاز به l و n
    • چیدمان پیشنهاد شده برای سیستم تفکیک کننده‌ی قطبش‌ها و تکانه‌های زاویه‌ای مداری مختلف در فیبر نوری
    • اثر قطبش بر وضوح تداخل‌سنجی
    • نتیجه‌گیری
  • جمع بندی و کارهای پیش‌رو
    • فضای آزاد
    • فیبر نوری
      • مساله کنترل قطبش و تکانه زاویه‌ای مداری (شکل فضایی) مدها در فیبر نوری
      • مساله تفکیک مدهای تکانه زاویه‌ای مداری در فیبر نوری
    • کارهای آینده
  • مراجع
  • Abstract
...see more