【摘要】：軌道角動量光束具有螺旋形波前結(jié)構(gòu)、光強(qiáng)呈環(huán)形分布、確定的軌道角動量、存在相位奇點(diǎn)等,其在光學(xué)信息傳輸、光學(xué)微操控、顯微成像、激光微加工等利用得到廣泛的應(yīng)用。目前光纖中產(chǎn)生軌道角動量光束的方式及其傳輸特性的研究是軌道角動量光束的熱點(diǎn)方向之一,通常采用機(jī)械扭曲、預(yù)制棒熔融拉制成柵、CO_2激光或電弧放電等方式來制備手征光纖光柵、扭曲光子晶體光纖等來產(chǎn)生軌道角動量光束。本論文在前期采用CO_2激光在細(xì)芯光纖上制備長周期光纖光柵的工作基礎(chǔ)上,提出采用氫氧焰加熱方式制備手征光纖光柵和扭曲光子晶體光纖的方案,該方案可以實(shí)現(xiàn)軌道角動量光束的產(chǎn)生。本論文主要研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計并搭建了CO_2激光制備細(xì)芯長周期光纖光柵的實(shí)驗(yàn)裝置,并系統(tǒng)研究了該光纖光柵的光譜特性和傳感特性。實(shí)驗(yàn)表明:該光纖光柵諧振峰3 dB帶寬僅為8.7 nm,偏振相關(guān)損耗高達(dá)20 dB;單側(cè)曝光引起的周期性刻槽使該光纖光柵對外界環(huán)境折射率的靈敏度較高,在1.40~1.44折射率范圍內(nèi)靈敏度高達(dá)1047.3 nm/RIU,且溫度變化時由于光纖本身所引起的折射率測量誤差僅為8%。2.設(shè)計并搭建了氫氧焰加熱法制備手征光纖光柵的實(shí)驗(yàn)裝置,該系統(tǒng)具有重復(fù)性好、穩(wěn)定性高的特點(diǎn),并可批量制作長周期手征光纖光柵。利用該套系統(tǒng)制備了普通單模長周期手征光柵,并系統(tǒng)研究了其光譜特性,包括制備過程中傳輸譜隨長度的演變、相位匹配曲線和偏振相關(guān)損耗;并進(jìn)一步研究了其對扭曲、軸向應(yīng)變、溫度、折射率外界環(huán)境的傳感響應(yīng)特性,為后續(xù)有關(guān)手征光纖光柵的研究工作打下了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。3.首次采用氫氧焰加熱方式在單模光纖上制備的長周期手征光柵產(chǎn)生了l=+1階的軌道角動量光束。利用自主搭建的顯微鏡軌道角動量測試系統(tǒng)對長周期手征光柵的模場分布和軌道角動量特性的測試結(jié)果表明該長周期手征光柵的模場和干涉圖樣分別是中心能量為零的圓環(huán)形分布和逆時針的螺旋圖樣,并對長周期手征光柵產(chǎn)生的軌道角動量光束的純度特性進(jìn)行了測試,發(fā)現(xiàn)l=+1階的純度為91%,且其轉(zhuǎn)換效率為87%。4.首次在實(shí)驗(yàn)中利用扭曲光子晶體光纖產(chǎn)生了l=+6,+5階軌道角動量光束。系統(tǒng)研究了扭曲光子晶體光纖的光譜特性,包括制備過程中傳輸譜與長度的變化關(guān)系、諧振波長和扭曲率的關(guān)系及偏振相關(guān)損耗;并進(jìn)一步研究了其對扭曲和軸向應(yīng)變外界環(huán)境的傳感響應(yīng)特性。利用自主搭建的空間型軌道角動量測試系統(tǒng)對扭曲光子晶體光纖的模場和軌道角動量特性的測試結(jié)果表明:透射譜中的Dip_1可產(chǎn)生l=+6階的軌道角動量光束,且該模式是偏振相關(guān)的,其在諧振波長處的模場圖樣是中心能量為零,包層能量六重對稱類似于圓環(huán)形且位于光子晶體光纖第一層和第二層空氣孔間隙中;透射譜中的Dip_2可產(chǎn)生l=+5階的軌道角動量光束。
【圖文】：

長周期手征光柵和中周期手征光纖光柵形貌圖和耦合機(jī)制[1]

拉制扭曲光纖示意圖[20]
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN253

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 周斌;駱青君;;全光纖光子軌道角動量模式研究[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年06期

2 楊利;薛林林;蘇覺;錢景仁;;Coupled-mode analysis for single-helix chiral fiber gratings with small core-offset[J];Chinese Optics Letters;2011年07期

，

本文編號：2665504