ఉచిత ఫాబ్రి-పెరోట్ కుహరం

ఇటీవల, నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్ ఒక మైలురాయి ఫోటోనిక్స్ పరిశోధన పనిని ప్రచురించింది. సెంట్రల్ ఫ్లోరిడా విశ్వవిద్యాలయం మరియు ఇతర సంస్థలలోని CREOL కాలేజ్ ఆఫ్ ఆప్టిక్స్ అండ్ ఫోటోనిక్స్ నుండి పరిశోధనా బృందం వినూత్నంగా ప్రతిపాదించింది మరియు ప్రయోగాత్మకంగా ప్రతిధ్వని రహిత ఫాబ్రీ-పెరోట్ (FP) కుహరాన్ని గ్రహించింది.

కాంతి కిరణాల కక్ష్య కోణీయ మొమెంటం (OAM)ని మార్చటానికి ఇంట్రాకావిటీ హోలోగ్రాఫిక్ ఫేజ్ మాస్క్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా, అధ్యయనం లాగురే-గాస్ (LG) మోడ్‌ల యొక్క అనియంత్రిత క్రమ క్రమంగా పెరుగుదలను సాధిస్తుంది. ఈ విధానం సాంప్రదాయ ఆప్టికల్ రెసొనేటర్‌ల యొక్క వివిక్త ప్రతిధ్వని లక్షణాన్ని ప్రాథమికంగా విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది, ఇది ఒక నవల ఆప్టికల్ కేవిటీని సృష్టిస్తుంది, ఇది దాదాపుగా కుహరం పొడవు కలతలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది హై-స్టెబిలిటీ ఆప్టికల్ సెన్సింగ్, స్ట్రక్చర్డ్ లైట్ లేజర్‌లు మరియు నాన్-హెర్మిషియన్ ఫోటోనిక్స్ పరిశోధన కోసం సరికొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది.

1. రీసెర్చ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ మరియు ఇప్పటికే ఉన్న సవాళ్లు సాంప్రదాయ ఫాబ్రి-పెరోట్ (FP) రెసొనెంట్ కేవిటీ అనేది లేజర్ టెక్నాలజీ, ఆప్టికల్ ప్రెసిషన్ సెన్సింగ్, క్వాంటం ఆప్టిక్స్ మరియు ఫోటాన్ డిటెక్షన్‌లో ఒక ప్రాథమిక ప్రధాన పరికరం. అయినప్పటికీ, ఇది స్వాభావిక మరియు అనివార్య పరిమితులను కలిగి ఉంది:

1. ఇది కొన్ని నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద ప్రతిధ్వనించే శిఖరాలను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఫలితంగా ఇరుకైన ఆపరేటింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ ఏర్పడుతుంది.

2. ఇది కుహరం పొడవు వ్యత్యాసాలకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది; కంపనం మరియు ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులు రెండూ ప్రతిధ్వనించే తరంగదైర్ఘ్యం డ్రిఫ్ట్, దిగజారుతున్న సెన్సింగ్ ఖచ్చితత్వం మరియు లేజర్ స్థిరత్వాన్ని కలిగిస్తాయి.

డిస్పర్షన్ ఇంజినీరింగ్ మరియు ఇంట్రాకావిటీ ఆప్టికల్ ఫీల్డ్ షేపింగ్ ద్వారా పనితీరును మెరుగుపరిచేందుకు గతంలో చేసిన ప్రయత్నాలు కుహరం-పొడవు ఆధారపడటం మరియు వివిక్త ప్రతిధ్వనిని ప్రాథమికంగా తొలగించడంలో విఫలమయ్యాయి, ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలను బాగా పరిమితం చేశాయి.2. కోర్ ఇన్నోవేటివ్ డిజైన్ మరియు వర్కింగ్ ప్రిన్సిపల్ ఈ పరిశోధన డిస్పర్షన్ రెగ్యులేషన్ ద్వారా రెసొనేటర్‌లను సవరించే సంప్రదాయ మార్గం నుండి విడిపోతుంది. బదులుగా, ఇది ఆప్టికల్ ఫీల్డ్ యొక్క ప్రాదేశిక మోడ్ మానిప్యులేషన్‌తో వినూత్నంగా ప్రారంభమవుతుంది మరియు భౌతిక యంత్రాంగం నుండి ప్రతిధ్వనిని ప్రాథమికంగా తొలగిస్తుంది.

రీసెర్చ్ టీమ్ మోడ్ కన్వర్షన్‌కు కోర్ ఎలిమెంట్‌గా కాంపాక్ట్ ప్లానర్ FP కేవిటీ లోపల హోలోగ్రాఫిక్ ఫేజ్ మాస్క్ (HPM)ని ఏకీకృతం చేసింది. ఇది సాధారణంగా ఉపయోగించే హెర్మైట్-గాస్ (HG) మోడ్‌లను వదిలివేస్తుంది మరియు ప్రచార ప్రాతిపదికగా కక్ష్య కోణీయ మొమెంటం (OAM)ని మోసే లాగురే-గాస్ (LG) మోడ్‌లను స్వీకరించింది.

పరిణామ సమయంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అధిక-ఆర్డర్ LG మోడ్‌లు స్వాభావిక ఆర్తోగోనాలిటీని కలిగి ఉంటాయి, ఇది బహుళ ఇంట్రాకావిటీ బీమ్‌ల యొక్క పొందికైన జోక్య స్థితిని విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది. సాంప్రదాయిక కావిటీస్ యొక్క వివిక్త ప్రతిధ్వని శిఖరాలు పూర్తిగా అణచివేయబడతాయి, కుహరం పూర్తిగా ఫ్లాట్, ప్రతిధ్వని-రహిత బ్రాడ్‌బ్యాండ్ స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందనను సాధించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

రెండు మోడ్‌ల మధ్య ప్రధాన తేడాలు:

1. HG మోడ్: ఒకే భాగం రెండు స్థిర మోడ్‌ల మధ్య మాత్రమే మారగలదు, నిరంతర ఆర్డర్ పెరుగుదలను సాధించలేకపోతుంది, కాబట్టి ప్రతిధ్వనిని తొలగించడం సాధ్యం కాదు.

2. LG-OAM మోడ్: అన్ని మోడల్ ఆర్డర్‌ల యొక్క నిరంతర పెరుగుదలను ఒకే ఫేజ్ మాస్క్‌తో గ్రహించవచ్చు, సాధారణ నిర్మాణం మరియు సులభమైన ఏకీకరణను కలిగి ఉంటుంది.

3. ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు మరియు ప్రధాన ముఖ్యాంశాలు బృందం ఫోటోథర్మోర్‌ఫ్రాక్టివ్ గ్లాస్‌ని ఉపయోగించి హోలోగ్రాఫిక్ ఫేజ్ మాస్క్‌ను రూపొందించింది మరియు వాల్యూమ్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ల ద్వారా బ్రాడ్‌బ్యాండ్ మోడ్ మార్పిడిని గ్రహించింది. తక్కువ దశ వక్రీకరణతో LG మోడ్‌ల యొక్క సగటు మార్పిడి సామర్థ్యం 87.5% మించిపోయింది, ఇది హై-ఆర్డర్ మోడ్‌ల యొక్క ఆర్తోగోనల్ ప్రచారాన్ని అనుమతిస్తుంది.

ప్రయోగాత్మక పోలిక సాంప్రదాయ FP కావిటీలు వివిక్త ప్రతిధ్వని శిఖరాలను ప్రదర్శిస్తాయి మరియు కుహరం పొడవులో ఏదైనా మార్పుతో వాటి స్పెక్ట్రా గణనీయంగా ప్రవహిస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, కొత్త ప్రతిధ్వని-రహిత కుహరం ప్రతిధ్వని శిఖరాలను పూర్తిగా తొలగిస్తుంది, ఇన్‌పుట్ స్పెక్ట్రమ్‌కు అనుగుణంగా ఫ్లాట్ స్పెక్ట్రల్ ప్రతిస్పందనను అందిస్తుంది. కుహరం పొడవు 350% వ్యవధిలో మారినప్పుడు కూడా ఇది స్థిరమైన పనితీరును నిర్వహిస్తుంది, బాహ్య కదలికలకు అద్భుతమైన రోగనిరోధక శక్తిని ప్రదర్శిస్తుంది. గాస్సియన్ లైట్ ఇంజెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, 19వ-ఆర్డర్ వరకు LG మోడ్‌లు ఏ క్రమంలోనైనా ప్రతిధ్వనిని ఉత్పత్తి చేయకుండా ఉత్తేజపరచబడతాయి, ఇది ప్రతిధ్వని-రహిత మెకానిజం యొక్క ప్రభావాన్ని పూర్తిగా ధృవీకరిస్తుంది.