Tesis del programa
Transmisión de haces de Vórtice Perfecto a través de fibra de núcleo anular y su aplicación en procesamiento de información clásica y cuántica
- Autoría
- Nelson Villalba Riquelme
- Fecha de defensa
- 25/08/2023
- Área
- Óptica
- Profesor/a guía
- Dr. Gustavo Cañas
Resumen
Desde que se demostró que la luz posee momentum orbital angular, se ha desarrollado un creciente número de aplicaciones en telecomunicaciones. Dichas tecnologías consideran el uso de recientes diseños de fibras ópticas, que permiten incrementar el número de modos propagados por las fibras. Un modo capaz de portar momento orbital angular es el llamado haz de Vórtice Perfecto, caracterizado por mantener constante las dimensiones de su perfil transversal respecto al valor del momento orbital angular que porta. Este trabajo explora el uso de los haces de Vórtice Perfecto y su acople en fibras de núcleo anular. Para evaluar la eficiencia de los modos de Vórtice Perfecto comparamos su desempeño con los clásicos modos del momento orbital angular usados en telecomunicaciones, conocidos como Laguerre-Gauss.
Esta configuración experimental consistió en codificar información en amplitud utilizando como portadores los haces de Vórtice Perfecto como los Laguerre-Gauss, para luego acoplar estos modos en la fibra de núcleo anular, siendo esta el canal de comunicación. Evaluando la taza de error binario, que compara la información codificada emitida con la recibida, se evaluó el desempeño de los haces de Vórtice Perfecto y Laguerre-Gauss acoplados a la fibra. Los resultados mostraron una diferencia en promedio de 8.6 dB a favor de los modos de Vórtice Perfecto para una misma taza de error. Aquello implica que dichos modos son un muy buen candidato para transmitir información a través de la fibra de núcleo anular, pues mostraron ser más eficientes que los modos Laguerre-Gauss, reduciendo la potencia necesaria para acoplar los modos, promoviendo su aplicación en este tipo de fibras. Además, se caracterizó la fidelidad de los estados de momento orbital angular transmitidos por la fibra, a partir del acople de haces de Vórtice Perfecto, alcanzando en promedio en la fidelidad de 92% para sistemas cuánticos de 4 niveles. De esta forma, es posible aplicar esta configuración experimental para estudiar la transmisión de estados cuánticos codificados en momento orbital angular en alta dimensión, los cuáles presentan ventajas respecto a los sistemas clásicos. Entre las aplicaciones más destacadas, se cuenta la distribución de clave cuántica, que ha demostrado aumentar la capacidad de información por fotón y mayor seguridad de sus protocolos de comunicación.