發(fā)布時間：2021-12-24 10:12

　　具有螺旋相位波前的渦旋光束因攜帶軌道角動量為光場調(diào)控提供了更多的自由度,因此在光學(xué)通信、光學(xué)微操控和信息編碼等方面有著廣闊的應(yīng)用。光學(xué)渦旋的產(chǎn)生常借助于螺旋相位板、光柵和光纖等傳統(tǒng)光學(xué)元件,通過光波在傳播過程中吸收、旋光或色散效應(yīng)的累積來實(shí)現(xiàn)。近年來,超表面光學(xué)元件以其緊湊超薄的結(jié)構(gòu)和相比傳統(tǒng)的光學(xué)元件更易于光學(xué)集成的優(yōu)勢引起廣泛關(guān)注。超表面可通過超薄納米結(jié)構(gòu)與光的相互作用使透射場產(chǎn)生突變相位來操控光波,它為構(gòu)建各種超薄光學(xué)器件和推進(jìn)平面光子學(xué)的發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù),也為光學(xué)渦旋的產(chǎn)生提供了新的思路。因此基于超表面和納米結(jié)構(gòu)開展光學(xué)渦旋及其傳輸特性的研究具有重要的意義。本論文以光學(xué)超表面為基礎(chǔ),基于納米結(jié)構(gòu)引起的突變相位開展波前調(diào)控的研究,通過設(shè)計超表面結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了光學(xué)渦旋的產(chǎn)生、調(diào)制和傳輸特性的研究。論文的創(chuàng)新性工作包括如下幾個方面:一是設(shè)計了無偏振依賴的光學(xué)渦旋發(fā)生器,二是設(shè)計了空間復(fù)用的聚焦透鏡和聚焦渦旋透鏡,三是基于螺旋縫產(chǎn)生了可變拓?fù)浜傻墓鈱W(xué)渦旋�；诔砻娴臏u旋發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡單和功能靈活可控的優(yōu)勢,為拓展渦旋光束的應(yīng)用產(chǎn)生了重要影響。論文的具體內(nèi)容安排如下:第一章是論文的緒論... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

納米天線陣列與異常折射示意圖

的新光學(xué)現(xiàn)象提供了新的方法。2012 年 Ming K 等人[55]提出了一種由相同類型的各向異性孔徑天線的集合構(gòu)超材料，如圖 1.2(a)所示，他們通過孔徑天線的旋轉(zhuǎn)將入射的圓偏振光轉(zhuǎn)化為振態(tài)，并且攜帶相位進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了光束聚焦。依據(jù)交叉偏振光攜帶的相位與天線，將不同位置處的納米天線按照下列關(guān)系旋轉(zhuǎn)， 22ππ()ffxx (由此形成拋物面型的相位輪廓可使入射光在距離超表面 f 處聚焦，如圖 1.2 所，圖 1.2(b)-(f)和(g)-(k)表示在左旋和右旋圓偏振光照明下電場傳輸、相位和光理論和數(shù)值模擬結(jié)果。從圖 1.2(b)和 1.2(c)可以看出，光通過超表面后分別形”和“凹”型的波面，因此該結(jié)構(gòu)只有在左旋圓偏振光照明下才能形成聚焦。擬的電場相位和光強(qiáng)分布也呈現(xiàn)了光束聚焦的偏振依賴性。

旋及其傳統(tǒng)的產(chǎn)生方法旋是指具有螺旋相位波前和環(huán)形強(qiáng)度橫截面的光場，它具有相en L 等人發(fā)現(xiàn)之后，光學(xué)渦旋的產(chǎn)生及其應(yīng)用研究已成為光學(xué)領(lǐng)旋光束相對于光束傳輸軸具有對稱的環(huán)形強(qiáng)度分布，光強(qiáng)分布的光場有 exp(ilθ)的螺旋相位，其中θ是角坐標(biāo)，整數(shù) l 為拓?fù)浜?數(shù)[59]。渦旋光束的每個光子攜帶 l 的軌道角動量(OAM)，這里 1.3 給出了這種光束的螺旋相位波前，TC 的階數(shù)和渦旋的手性號。由于光學(xué)渦旋攜帶 OAM，它在光學(xué)鑷子和扳手[64,65]、光學(xué)[67]、量子信息處理[68, 69]和光學(xué)俘獲[70-72]等方面有著廣泛的應(yīng)用前生和調(diào)控及其應(yīng)用的研究引起了諸多關(guān)注。目前已經(jīng)提出了多種例如計算機(jī)全息法[73-75]、螺旋相位板法[76, 77]、液晶空間光調(diào)制器式轉(zhuǎn)換法[82,83]等。下面主要介紹三種常見的產(chǎn)生光學(xué)渦旋的方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Conversion between polarization states based on a metasurface[J]. SHUYUN TENG,QI ZHANG,HAN WANG,LIXIA LIU,HAORAN LV.  Photonics Research. 2019(03)
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[3]偏振器件的瓊斯矩陣[J]. 梁銓廷.  光學(xué)儀器. 1988(04)



本文編號：3550295