Аннотация:

Увеличение пропускной способности каналов отпической связи с помощью амплитудной и фзовой модуляции практически достигло предела. Актуальной задачей является увеличение информационной емкости каналов передачи данных посредством использования орбитального углового момента (ОУМ) лазерных пучков для кодирования информации. Данный подход в атмосферно-оптических системах связи ограничен искажающим влиянием атмосферной турбулентности, затрудняющим декодирование и снижающим скорость передачи данных. Распределения интенсивности вихревых пучков с противоположными по знаку ОУМ в случае однородных сред являются тождественными, что ограничивает использование знака ОУМ для кодирования информации. Оцениваются принципиальные возможности применения нейронных сетей для распознавания противоположных по знаку ОУМ вихревых пучков в турбулентной атмосфере по картинам распределений интенсивности. Исследование выполнено на основе численного моделирования распространения пучков Лагерра-Гаусса в турбулентной атмосфере и использования полученных картин распределений интенсивности для обучения и тестирования нейронных сетей. Впервые показано, что применение нейронных сетей позволяет распознавать противоположные по знаку ОУМ по картинам распределений интенсивности в случае распространения пучков Лагерра–Гаусса в турбулентной атмосфере с точностью более 90%. Полученные результаты могут быть полезны разработчикам и исследователям атмосферно-оптических систем передачи информации, использующих ОУМ вихревых пучков.

Ключевые слова:

орбитальный угловой момент, топологический заряд, вихревые пучки, турбулентная атмосфера, оптические вихри, нейронные сети