論文の概要: Volumetric Processing of Structured Light Integrated in Glass

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.18885v1
• Date: Mon, 20 Apr 2026 22:07:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.523916
• Title: Volumetric Processing of Structured Light Integrated in Glass
• Title（参考訳）: ガラス集積構造光の体積加工
• Authors: Oussama Korichi, Markus Hiekkamaki, Robert Fickler,
• Abstract要約: 多重平面光変換(MPLC)、すなわち、自由空間伝播と組み合わせた連続位相変調は、そのようなユニタリ変換を可能にした。 本稿では, 標準溶融シリカガラスの直接レーザ書き込みによる高効率でモノリシックなMPLCアーキテクチャを実証する。 提案手法は, ガラスの複屈折をレーザーによるナノグレーティングにより体積工学的に制御し, 完全なベクトル光構造を空間的に制御する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Light with complex structures in polarization, phase and amplitude, has attracted a lot of attention in a broad range of applications and fundamental studies in classical and quantum optics. Along with the increased interest in structured light comes a need for efficient modulation platforms operating simultaneously for many modes. Multi plane light conversions (MPLC), i.e., multiple consecutive phase modulations in combination with free space propagation, have enabled such unitary transformations, which are usually built by bulky optical components, limited to scalar modulation, or rely on advanced nanofabrication techniques. Here, we demonstrate an efficient, monolithic MPLC architecture through direct laser writing in standard fused silica glass, resulting in a device with a compact form factor of only a few cubic millimeters. Our scheme is based on volumetric engineering of the glass's birefringence through laser-written nanogratings, which enables spatial control over full vectorial light structures. To showcase the approach's potential for integrated multimode-multipath optical networks, we demonstrate multi-mode unitary transformations, mode conversions, and complex beam-splitting for scalar light. We further extend the MPLC operation to vectorial light and implement various polarization-controlled spatial mode operations as well as the transformation of the topology of an optical Skyrmion. Finally, we highlight our scheme's promise for optical communications and implement a miniaturized multiplexer for spatial modes and polarization operating at telecom wavelength.
• Abstract（参考訳）: 偏光、位相、振幅の複雑な構造を持つ光は、古典光学や量子光学の幅広い応用や基礎研究において多くの注目を集めている。 構造光への関心の高まりとともに、多くのモードで同時に動作する効率的な変調プラットフォームの必要性がもたらされる。 多重平面光変換(MPLC)、すなわち、自由空間伝播と組み合わせた連続位相変調は、通常、かさばる光学成分によって構築され、スカラー変調に制限される、または高度なナノファブリケーション技術に依存するようなユニタリ変換を可能にした。 そこで本研究では,標準溶融シリカガラスの直接レーザ書き込みによる高効率でモノリシックなMPLCアーキテクチャを実証し,コンパクトな形状係数がわずか数ミリメートルのデバイスを作製した。 提案手法は, ガラスの複屈折をレーザーによるナノグレーティングにより体積工学的に制御し, 完全なベクトル光構造を空間的に制御する。 マルチモード・マルチパス光ネットワークへのアプローチの可能性を示すために,マルチモードユニタリ変換,モード変換,スカラー光に対する複雑なビーム分割を実証する。 我々はさらに、MPLC操作をベクトル光に拡張し、様々な偏光制御空間モード演算と光スカイミオンの位相変換を実装した。 最後に,光通信における我々のスキームの約束を強調し,空間モードとテレコム波長での偏光動作のための小型マルチプレクサを実装した。

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