Zusammenfassung - Hydrodynamische Einblicke treiben multimodale Wirbelfeld-Dynamik durch Strömungslinieneingriffe an.

Hydrodynamische Einblicke treiben multimodale Wirbelfeld-Dynamik durch Strömungslinieneingriffe an.

2025-07-10 17:08:58

{"Wenxiang Yan","Zheng Yuan","Yuan Gao","Zhaozhong Chen","Zhi-Cheng Ren","Xi-Lin Wang","Jianping Ding","Hui-Tian Wang"}

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Diese Forschung stellt ein hydrodynamisches Rahmenwerk für die Manipulation der Propagationsdynamik von Wirbelstrahlen vor. Durch die Behandlung der Poynting-Vektor-Trajektorien als „Energiestrahlen“ legt die Studie eine dreidimensionale Karte der Photonentrakorien und des Energieflusses fest. Dieser Ansatz, der Wellenfeldingenieurwesen im Impultraum mit der Flüssigkeitskontinuitätsgleichung kombiniert, ermöglicht die präzise Gestaltung dieser Strahlen, um multimodale, unabhängig einstellbare Propagationsverhalten anzupassen. Die resultierenden Strahlen unterdrücken sowohl Diffractions- als auch OAM-bedingte Breitungen und erben die diffractionsfreien, selbstheilenden, selbstbeschleunigenden und selbstähnlichen Eigenschaften klassischer Strukturmuster. Sie verfügen auch über anpassbare Energiedichteprofile, um Verluste auszugleichen. Die Studie validiert das hydrodynamische Modell mithilfe von optischen Tweezer-Messungen, die bestätigen, dass gefangene Mikrosphären die festgelegten Strahlen verfolgen, und legt den Grundstein für zukünftige präzise dreidimensionale Photonenmanipulation. In einem Fallstudie zur freien Raumkommunikation liefern von Strahleningenieurwesen gestaltete multimodale Wirbelstrahlen eine um Faktor 10 erhöhte Anzahl an unabhängigen Kanälen, verbesserte Turbulenzresistenz und Nicht-Vis-Vis-Fähigkeit. Dieses hydrodynamische Rahmenwerk bietet ein vielseitiges, experimentell überprüftes Werkzeugkasten für die multimodale Kontrolle von Wirbelstrahlen, erweitert erheblich ihren Anwendungsbereich und eröffnet neue Wege für Flüssigkeitsdynamik-Simulationen mithilfe optischer Analogien.