Abstract
Recent discoveries concerning rotating (helical) phase fronts and orbital angular momentum (OAM) of laser beams are applied to radio frequencies and comprehensive simulations of a radio OAM system are performed. We find that with the use of vector field-sensing electric and magnetic triaxial antennas, it is possible to unambiguously estimate the OAM in radio beams by local measurements at a single point, assuming ideal (noiseless) conditions and that the beam axis is known. Furthermore, we show that conventional antenna pattern optimization methods can be applied to OAM-generating circular arrays to enhance their
directivity
چکیده
اکتشافات اخیر درباره جبهه های فاز چرخان (مارپیچ) و اندازه حرکت زاویه ای مداری (OAM) باریکه های لیزر بر فرکانس های رادیویی اعمال میشوند و شبیه سازی های جامع یک سیستم OAM رادیویی انجام میشود. ما درمی یابیم که با استفاده از آنتن های سه محوری الکتریکی و مغناطیسی حسگر میدان برداری میتوان به صورت مشخص OAM را در باریکه های رادیویی براورد کرد که این کار از طریق اندازه گیری های موضعی در یک نقطه منفرد انجام میشود با این فرض که شرایط ایده آل (بدون نویز) است و محور باریکه معین است. به علاوه، ما نشان میدهیم که روشهای بهینه سازی متداول طرح های آنتن را میتوان برای آرایه های دایره ای مولد OAM به کار برد تا جهتمندی آنها افزایش یابد.
-1مقدمه
همانگونه که در مقالات الکترودینامیک استاندارد توصیف شده است، یک سیستم الکترومغناطیسی (EM) نه تنها انرژی (اندازه حرکت خطی) بلکه اندازه حرکت زاویه ای (AM) را نیز به ناحیه دور میفرستد [1]، [2]. در اوایل قرن بیستم نیز، پیشبینی هایی در این باره انجام شد که چگونه قطبش نور، یعنی بخش اسپین اندازه حرکت زاویه ای (SAM) میتواند اندازه حرکت زاویه ای را به یک سیستم مکانیکی منتقل کند. در سال 1935، بث [3] به صورت تجربی امکانپذیری این ایده را اثبات کرد. بااین وجود، به تازگی بخش مداری اندازه حرکت زاویه ای الکترومغناطیسی (OAM) کاربرد عملی یافته است [4]، [5]. تاکنون، کاربردهای آن بیشتر در حوزه اپتیکی بوده است اما خصوصیات فیزیکی پایه میدان های EM را میتوان از اپتیک به امواج رادیویی نیز منتقل کرد؛ در سال 2007، اولین شبیه سازی های OAM رادیویی انجام شدند....