Метод коррекции искажений волнового фронта в системе атмосферной оптической связи с малым объемом передаваемой по служебному каналу информации

Автор: Невзоров Алексей Алексеевич, Станкевич Дмитрий Александрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Статья в выпуске: 5 т.44, 2020 года.

Бесплатный доступ

В работе описывается метод коррекции искажений волнового фронта лазерного излучения в турбулентной атмосфере, позволяющий сократить объем передаваемых по служебному каналу данных. Коррекция осуществляется транспарантом, фазовая маска которого вычисляется с помощью простой трехслойной нейронной сети по распределению интенсивности, полученному на фотоприемнике. Архитектура сети построена таким образом, чтобы уменьшить размерность данных, передаваемых по служебному каналу, до 30 параметров, по которым затем строится корректирующая маска.

Атмосферная оптическая связь, нейронная сеть, турбулентность

Короткий адрес: https://sciup.org/140250057

IDR: 140250057 | DOI: 10.18287/2412-6179-CO-733

Список литературы Метод коррекции искажений волнового фронта в системе атмосферной оптической связи с малым объемом передаваемой по служебному каналу информации

Wang, J. Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing / J. Wang, J. Yang, I.M. Fazal, N. Ahmed, Y. Yan, H. Huang, Y. Ren, Y. Yue, S. Dolinar, M. Tur, A.E. Willner // Nature Photonics. - 2012. - Vol. 6. - P. 355-359. - DOI: 10.1038/NPHOTON.2012.138
Gibson, G. Free-space information transfer using light beams carrying orbital angular momentum / G. Gibson, J. Courtial, M.J. Padgett, M. Vasnetsov, V. Pas'ko, S.M. Barnett, S. Franke-Arnold // Optics Express. - 2004. - Vol. 12. - P. 5448-5456. - DOI: 10.1364/OPEX.12.005448
Celechovsky, R. Optical implementation of the vortex information channel / R. Celechovsky, Z. Bouchal // New Journal of Physics. - 2007. - Vol. 9, Issue 9. - 328. - DOI: 10.1088/1367-2630/9/9/328
Mehul, M. Influence of atmospheric turbulence on optical communications using orbital angular momentum for encoding / M. Mehul, M. O'Sullivan, B. Rodenburg, M. Mirhosseini, J. Leach, M.P.J. Lavery, M.J. Padgett, R.W. Boyd // Optics Express. - 2012. - Vol. 20, Issue 12. - P. 13195-13200. - DOI: 10.1364/OE.20.013195
Soifer, V.A. Vortex beams in turbulent media: review / V.A. Soifer, O. Korotkova, S.N. Khonina, E.A. Shchepakina // Computer Optics. - 2016. - Vol. 40(5). - P. 605-624. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-605-624
Ren, Y. Adaptive-optics-based simultaneous pre- and post-turbulence compensation of multiple orbital-angular-momentum beams in a bidirectional free-space Optical link / Y. Ren, G. Xie, H. Huang, N. Ahmed, Y. Yan, L. Li, C. Bao, M Lavery, M. Tur, M. Neifeld, R.W. Boyd, J.H. Shapiro, A.E. Willner // Optica. - 2014. - Vol. 1, Issue 6. - P. 376-382. -
DOI: 10.1364/OPTICA.1.000376
Лукин, В.П. Формирование оптических пучков и изображений на основе применения систем адаптивной оптики / В.П. Лукин // Успехи физических наук. - 2014. - Т. 184, № 6. - С. 599-640. -
DOI: 10.3367/UFNr.0184.201406b.0599
Huanga, Z. Identification of hybrid orbital angular momentum modes with deep feedforward neural network / Z. Huanga, P. Wanga, J. Liub, W. Xionga, Y. Hea // Results in Physics. - 2019. - Vol. 15. - 102790. -
DOI: 10.1016/j.rinp.2019.102790
Wang, Z. Efficient recognition of the propagated orbital angular momentum modes in turbulences with the convolutional neural network / Z. Wang, M.I. Dedo, K. Guo, K. Zhou, F. Shen, Y. Sun, S. Liu, Z. Guo // IEEE Photonics Journal. - 2019. - Vol. 11, Issue 3. - 2916207. -
DOI: 10.1109/JPHOT.2019.2916207
Lohani, S. Turbulence correction with artificial neural networks / S. Lohani, R.T. Glasser // Optics Letters. - 2018. - Vol. 43. - P. 2611-2614. -
DOI: 10.1364/OL.43.00261
Liu, J. Deep learning based atmospheric turbulence compensation for orbital angular momentum beam distortion and communication / J. Liu, P. Wang, X. Zhang, Y. He, X. Zhou, H. Ye, Y. Li, S. Xu, S. Chen, D. Fan // Optics Express. - 2019. - Vol. 27, Issue 12. - P. 16671-16688. -
DOI: 10.1364/OE.27.016671
Andrews, L.C. Analytic expressions for the wave structure function based on a bump spectral model for refractive index fluctuations / L.C. Andrews, S. Vester, C.E. Richardson// Journal of Modern Optics. - 1993. - Vol. 40, Issue 5. - P. 931-938. -
DOI: 10.1080/09500349314550931
Khonina, S.N. A technique for simultaneous detection of individual vortex states of Laguerre-Gaussian beams transmitted through an aqueous suspension of microparticles / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin // Optics and Lasers in Engineering. - 2018. - Vol. 105. - P. 68-74. -
DOI: 10.1016/j.optlaseng.2018.01.006
Khonina, S.N. Comparative study of impact of random environment on individual and combined Laguerre-Gauss modes / S.N. Khonina, A.A. Artyukova, M.S. Kirilenko // Journal of Physics: Conference Series. - 2018. - Vol. 1038. - 012070. -
DOI: 10.1088/1742-6596/1038/1/012070
Hou, T. Deep-learning-assisted, two-stage phase control method for high-power mode-programmable orbital angular momentum beam generation / T. Hou, Y. An, Q. Chang, P. Ma, J. Li, L. Huang, D. Zhi, J. Wu, R. Su, Y. Ma, P. Zhou // Photonics Research. - 2020. - Vol. 8, Issue 5. - P. 715-722. -
DOI: 10.1364/PRJ.388551
Lachinova, S.L. Giant irradiance spikes in laser beam propagation in volume turbulence: analysis and impact / S.L. Lachinova, M.A. Vorontsov // Journal of Optics. - 2016. - Vol. 18, Issue 2. - 025608. -
DOI: 10.1088/2040-8978/18/2/025608
Невзоров, А.А. Нейросетевой имитатор нестационарной среды в адаптивной системе передачи данных / А.А. Невзоров, А.А. Орлов, Д.А. Станкевич // Письма в журнал технической физики. - 2019. - Т. 45, № 14. - C. 7-9.

Еще

Статья научная