論文の概要: Full-Field Mode Sorter for Optical Knots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.23438v1
• Date: Mon, 22 Jun 2026 14:58:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 19:05:30.189768
• Title: Full-Field Mode Sorter for Optical Knots
• Title（参考訳）: 光結び目用フルフィルドモードセンサ
• Authors: Tareq Jaouni, Roohollah Ghobadi, Ebrahim Karimi,
• Abstract要約: 1つまたは2つの位相のみの要素を最適化して、光学ノットに対する原理的フルフィールドソータの証明を示す。 本手法をホップリンク,トレフォイル,シンクフォイル光結び目からなるアルファベットに適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Optical knots are topologically structured light fields whose phase or polarization singularities trace linked or knotted trajectories during propagation, making them promising candidates for high-dimensional optical information carriers. Their use in communication or quantum-information protocols, however, requires a practical readout method that can distinguish a chosen knot alphabet with low crosstalk. Here, we demonstrate a proof-of-principle full-field sorter for optical knots using one or two optimized phase-only elements. The sorter maps each input knot to a predefined output region and is optimized directly from the output intensity distributions to enhance correct assignment, suppress crosstalk, and avoid degenerate mappings between distinct knots. We apply the method to an alphabet composed of the Hopf link, trefoil, and cinquefoil optical knots. Two optimized phase planes improve the sorting performance relative to a single plane and enable high distinguishability for the three-knot alphabet. We further benchmark the sorter under common experimental imperfections. These results extend full-field optical mode sorting to topologically structured light and provide a readout route for knot-based high-dimensional optical communication.
• Abstract（参考訳）: 光ノット(英: Optical knots)は、位相または偏光特異点が伝播中にリンクされたまたは結びついた軌道を辿り、高次元光情報キャリアの候補となるような位相的に構造化された光場である。 しかし、通信や量子情報プロトコルでの使用には、低いクロストークで選択された結び目アルファベットを識別できる実用的な読み出し方法が必要である。 ここでは, 位相のみの1つまたは2つの最適化した位相のみの要素を用いて, 光ノットの原理的フルフィールドソータを実証する。 ソーターは、各入力結び目を予め定義された出力領域にマッピングし、出力強度分布から直接最適化することで、正しい割り当てを強化し、クロストークを抑え、異なる結び目間の縮退写像を避ける。 本手法をホップリンク,トレフォイル,シンクフォイル光結び目からなるアルファベットに適用する。 2つの最適化された位相平面は、1つの平面に対するソート性能を改善し、3ノットのアルファベットに対する高い識別性を実現する。 さらに、一般的な実験不完全条件下でソーターをベンチマークする。 これらの結果は、全フィールド光モードソートをトポロジカルに構造化した光に拡張し、結び目に基づく高次元光通信のための読み出し経路を提供する。

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