کدگذاری و انتقال اطلاعات مبتنی بر باریکه‏های نور فرشی شعاعی و آشکارسازی شبکۀ عصبی هم‌گشت

Abstract

باریکه های نور فرشی (کارپت) شعاعی، نوع جدیدی از نور ساختاریافته هستند که در گروه باریکه‏‌های نوری شبه بسلی دسته‏‌بندی می‏شوند. در این مقاله، باریکۀ نور فرشی شعاعی به عنوان بستری برای انتقال اطلاعات و راهکاری برای افزایش درجات آزادی در کدگذاری اطلاعات معرفی شده است و روش شبکۀ‏ عصبی هم‌گشت به عنوان رویکرد پایه در آشکارسازی و دسته بندی این باریکه‏‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. برای این منظور، یک مجموعۀ داده شامل 16 کلاس مختلف از مدهای فرشی شعاعی پس از انتشار در فاصلۀ 120 سانتی‌متری در شرایط تلاطم زیر آب تهیه و شبکۀ عصبی هم‌گشت مورد نظر بر پایۀ معماری معروف DenseNet-201 و با تکیه بر تکنیک انتقال یادگیری، آموزش داده شده است که نشان دهندۀ دقت 97% در آشکارسازی و دسته‌بندی مدها است. سپس، عملکرد مدل مذکور، از طریق ارسال و دریافت یک نمونه تصویر خاکستری 4 بیتی با ابعاد 150×200 پیکسل از طریق یک لینک ارتباطی زیر آب بر مبنای مدهای فرشی شعاعی مورد آزمون واقع شده است. نتایج ارزیابی، به وضوح تأیید کنندۀ امکان دستیابی به درجات آزادی جدید در کدگذاری اطلاعات بر مبنای باریکه‏‌های فرشی شعاعی و همچنین توانایی تکنیک شبکۀ عصبی هم‌گشت به عنوان روشی بهینه در آشکارسازی و دسته‌بندی باریکه‏‌های نور ساختاریافته است. این روش، دشواری‌های ناشی از به‌کارگیری اجزای اپتیکی متعدد در تکنیک‌های آشکارسازی همدوس به کمک توری‌های پراش را حذف می‏کند و علاوه بر ساده‌سازی تنظیمات سامانۀ اپتیکی، حجم و هزینۀ پیاده‌سازی را به ویژه در کاربردهای ارتباط نوری کاهش می‏دهد.

Keywords

• نور ساختاریافته
• شبکۀ عصبی هم‌گشت
• ارتباط نوری
• آشکارسازی ناهمدوس نوری