本文關(guān)鍵詞：光纖中矢量渦旋光束的產(chǎn)生

  更多相關(guān)文章： 矢量光束 光學(xué)渦旋 光纖模式 軌道角動量 有效折射率

【摘要】：矢量渦旋光束具有螺旋相位結(jié)構(gòu),可以聚焦形成環(huán)形的光阱,并且攜帶光子軌道角動量,可以與微粒發(fā)生動量及角動量耦合,這在操縱微粒平動和轉(zhuǎn)動、束縛低折射率粒子、控制生物標(biāo)本等方面有著重要應(yīng)用,近年來已經(jīng)在激光光學(xué)、微粒波導(dǎo)、生物醫(yī)學(xué)、原子光學(xué)、光學(xué)微操縱、非線性光學(xué)、光學(xué)信息傳輸、光學(xué)計算等領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。矢量渦旋光的產(chǎn)生方法主要有模式轉(zhuǎn)換法、空間光調(diào)制法、計算全息法等,大多存在裝置復(fù)雜,成本較高的問題,本文嘗試使用普通光纖,通過控制高斯光入射條件,直接產(chǎn)生矢量渦旋光,并對該方法進(jìn)行了理論和實驗驗證。首先,從波動方程出發(fā),用光纖模式理論分析了光纖中的模場分布,給出矢量模的分類和與標(biāo)量模的對應(yīng)關(guān)系,并使用Mathematica軟件計算了光纖各模式的截止條件、傳播常數(shù)、有效折射率、激發(fā)效率,給出了各階模式激發(fā)效率與入射光傾斜角度和偏移量的關(guān)系。其次用Comsol軟件仿真了光纖中的模場分布,計算各模式的有效折射率,與Mathematica軟件計算結(jié)果吻合較好。最后根據(jù)理論模型,設(shè)計實驗系統(tǒng),將波長為0.6328μm的激光以一定入射角度和偏移量耦合進(jìn)SMF-28E光纖,通過控制入射角度、偏移量和入射光的偏振態(tài),輸出光波經(jīng)相干檢測驗證了各階模式的渦旋特性,經(jīng)偏振檢測,驗證了模式的矢量特性,證明了通過光纖獲得矢量渦旋光的可行性。本研究為矢量渦旋光束的產(chǎn)生提供了簡單易行、成本低廉的途徑,為矢量渦旋光束的推廣和應(yīng)用提供了支持。
【關(guān)鍵詞】：矢量光束 光學(xué)渦旋 光纖模式 軌道角動量 有效折射率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析10-13
• 1.3 本論文的主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 矢量渦旋光束的理論研究14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 渦旋光的概念14-19
• 2.2.1 相位渦旋15-17
• 2.2.2 偏振渦旋17-19
• 2.3 光纖中的模式理論19-27
• 2.3.1 矢量模解20-25
• 2.3.2 光纖模場的偏振特性25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 光纖中矢量渦旋光產(chǎn)生的理論研究28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 光纖中模場的數(shù)值計算28-38
• 3.3 光纖中模場激發(fā)效率的理論分析38-49
• 3.3.1 入射角度與激發(fā)效率41-43
• 3.3.2 偏移量與激發(fā)效率43-45
• 3.3.3 偏移斜入射時激發(fā)效率45-47
• 3.3.4 光束半徑與激發(fā)效率47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 光纖中矢量渦旋光產(chǎn)生的實驗研究50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 實驗裝置50-51
• 4.3 實驗參數(shù)51-54
• 4.3.1 光纖參數(shù)51-52
• 4.3.2 透鏡參數(shù)52-53
• 4.3.3 泵浦參數(shù)53-54
• 4.4 激發(fā)效率的實驗研究54-58
• 4.5 相位特性的實驗研究58-62
• 4.6 偏振特性的實驗研究62-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：554638