Résumé - Des insights hydrodynamiques impulsent la dynamique du champ de vortices multimodal via l'ingénierie des trajectoires fluides

Des insights hydrodynamiques impulsent la dynamique du champ de vortices multimodal via l'ingénierie des trajectoires fluides

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}

Cette recherche introduit un cadre hydrodynamique pour manipuler la dynamique de propagation des faisceaux de vortices. En traitant les trajectoires du vecteur Poynting comme des "lignes de flux d'énergie", l'étude établit une carte tridimensionnelle des trajectoires des photons et du flux d'énergie. Cette approche, qui combine l'ingénierie de spectre angulaire dans l'espace de moment avec l'équation de continuité fluide, permet de sculpter précisément ces lignes de flux pour ajuster des comportements de propagation multimodaux, indépendamment réglables. Les faisceaux résultants suppriment à la fois l'élargissement induit par la diffraction et l'OAM, héritant des caractéristiques sans diffraction, auto-réparatrice, auto-accelérée et auto-similaire des modes structurés classiques. Ils comportent également des profils de densité d'énergie réglables pour compenser les pertes. L'étude valide le modèle hydrodynamique à l'aide de mesures de pincement optique, qui confirment que les microsphères piégées suivent les lignes de flux prescrites, posant les bases pour des manipulations photoniques tridimensionnelles de précision à l'avenir. Dans une étude de cas de communication en espace libre, les faisceaux de vortices multimodaux conçus par lignes de flux offrent une augmentation d'un ordre de grandeur des canaux indépendants, une résilience accrue à la turbulence et une capacité de communication sans visibilité directe. Ce cadre hydrodynamique fournit un kit d'outils polyvalent, expérimentalement vérifié, pour le contrôle multimodal des faisceaux de vortices, élargissant considérablement leur champ d'application et ouvrant de nouvelles voies pour les simulations de dynamique des fluides à l'aide d'analogues optiques.