Resumen - Visión hidrodinámica impulsa la dinámica de campo vórtico multimodal mediante ingeniería de trayectorias fluidas

Visión hidrodinámica impulsa la dinámica de campo vórtico multimodal mediante ingeniería de trayectorias fluidas

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"}

{physics.optics}

Esta investigación introduce un marco hidrodinámico para manipular la dinámica de propagación de los haces de vórtices. Al tratar las trayectorias del vector Poynting como "corrientes de energía", el estudio establece un mapa tridimensional de trayectorias de fotones y flujo de energía. Este enfoque, que combina la ingeniería del espectro angular en el espacio de momento con la ecuación de continuidad de fluido, permite la escultura precisa de estas corrientes para adaptar comportamientos de propagación multimodales y ajustables independientemente. Los haces resultantes suprimen tanto el ensanchamiento inducido por la difracción como el ensanchamiento por OAM, heredando las características de los modos estructurados clásicos como la propagación sin difracción, la auto-sanación, la auto-aceleración y la auto-similaridad. También presentan perfiles de densidad de energía ajustables para compensar las pérdidas. El estudio valida el modelo hidrodinámico utilizando mediciones de ópticas de agarrador, que confirman que las microesferas atrapadas rastrea las trayectorias prescritas, preparando el terreno para futuras manipulaciones fotónicas tridimensionales de precisión. En un caso de estudio de comunicación en espacio libre, los haces de vórtices multimodales diseñados con corrientes trazan un aumento de un orden de magnitud en canales independientes, mayor resistencia a la turbulencia y capacidad de comunicación no lineal de vista. Este marco hidrodinámico proporciona una herramienta experimentalmente verificada y versátil para el control multimodal de los haces de vórtices, ampliando sustancialmente su ámbito de aplicación y abriendo nuevas vías para las simulaciones de dinámica de fluidos utilizando analógicos ópticos.