發(fā)布時間：2018-08-08 17:31

【摘要】：近幾十年,移動通信技術(shù)迅猛發(fā)展,從2G到目前的4G,通信速率成幾百倍的增長,當(dāng)前社會信息化程度還在不斷提升,對通信容量的需求還在與日俱增,為此,如何提高通信容量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于渦旋光束是具有螺線形相位分布的光束,其表達(dá)式中帶有相位因子exp(ilθ),光束中的每個光子攜帶lη的軌道角動量,其中l(wèi)稱為拓?fù)浜蓴?shù),渦旋光束提供了除幅度、頻率、相位外的一個新的自由度,即軌道角動量,而且渦旋光束的軌道角動量數(shù)在理論上是無限多的,因此將其用于光通信可以大幅提高通信容量。本論文重點(diǎn)對渦旋光束的產(chǎn)生、測量及在光通信的應(yīng)用做了理論和實驗研究。主要內(nèi)容如下:首先,理論分析了渦旋光束的角動量,介紹了四種常見渦旋光束類型,同時論述了渦旋光束的幾種典型應(yīng)用。其次,介紹了螺旋相位板法產(chǎn)生渦旋光束的原理、實驗裝置的搭建以及實驗產(chǎn)生不同拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束,并使用mathcad數(shù)學(xué)仿真軟件對相應(yīng)拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束進(jìn)行模擬,同時詳細(xì)分析了叉形全息圖的生成原理并進(jìn)行仿真。再次,從理論和實驗兩部分研究了傾斜球面透鏡測量法測量渦旋光束的拓?fù)浜蓴?shù)。最后,理論分析了渦旋光束的復(fù)用和解復(fù)用原理,分析了渦旋光束經(jīng)叉形全息圖的衍射特性并利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行模擬,同時利用此特性對渦旋光束進(jìn)行解復(fù)用模擬。在對上述四個方面進(jìn)行分析和研究,經(jīng)理論與實驗仿真后,提供了一種提升光通信容量的方法和思路。
[Abstract]:In recent decades, the rapid development of mobile communication technology, from 2G to the current 4G, the communication rate has increased hundreds of times, the current level of social information is still improving, the demand for communication capacity is also increasing. How to improve the communication capacity has become the focus of attention. Because the vortex beam is a beam with helical phase distribution, its expression has the phase factor exp (il 胃). Each photon in the beam carries the orbital angular momentum of l 畏, where l is called the topological charge number, and the vortex beam provides the division amplitude and frequency. A new degree of freedom outside the phase is orbital angular momentum and the number of orbital angular momentum of vortex beams is infinite theoretically. Therefore its application in optical communication can greatly improve the communication capacity. In this paper, the generation, measurement and application of vortex beam in optical communication are studied theoretically and experimentally. The main contents are as follows: firstly, the angular momentum of vortex beam is analyzed theoretically, four kinds of common vortex beam types are introduced, and several typical applications of vortex beam are discussed. Secondly, the principle of spiral phase plate method to generate vortex beam, the construction of experimental device and the experimental results of vortex beam with different topological charge numbers are introduced. The vortex beam with corresponding topological charge number is simulated by mathcad mathematical simulation software. At the same time, the generation principle of cross-shaped hologram is analyzed in detail and simulated. Thirdly, the topological charge number of vortex beam measured by inclined spherical lens is studied in theory and experiment. Finally, the theory of vortex beam multiplexing and demultiplexing is analyzed theoretically. The diffraction characteristics of vortex beam through the cross section hologram are analyzed and simulated by mathematical software. At the same time, the demultiplexing simulation of vortex beam is carried out. After analyzing and studying the above four aspects, a method and train of thought for improving the optical communication capacity are provided after theoretical and experimental simulation.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賀魯鏡;;10.6微米激光光束傳輸?shù)拇髿庑?yīng)[J];現(xiàn)代防御技術(shù);1977年03期

2 蒲繼雄;陳金鎧;;各向異性高斯-斯克爾模型光束的傳輸特性[J];激光技術(shù);1991年02期

3 曉晨;;采用導(dǎo)光裝置的YAG激光焊接[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1989年09期

4 黎昌金;邵毅全;;光束的幾何排布對多重徑向陣列光束傳輸特性的影響[J];激光雜志;2012年03期

5 黎昌金;羅亞梅;;非傍軸厄米-高斯光束多重徑向陣列光束的傳輸特性[J];紅外與激光工程;2013年S1期

6 雷大軍;董輝;;一種新的三維有限差分光束傳輸法[J];半導(dǎo)體光電;2012年04期

7 何武光;吳健;楊春平;;環(huán)形光束大氣傳輸數(shù)值模擬與分析[J];激光與紅外;2011年02期

8 向?qū)庫o;吳振森;王明軍;;部分相干高斯-謝爾光束在大氣湍流中的展寬與漂移[J];紅外與激光工程;2013年03期

9 呂百達(dá);胡玉芳;季小玲;丁桂林;周興靈;;光束變換光學(xué)及其應(yīng)用[J];紅外與激光技術(shù);1991年03期

10 柳建;李樹民;趙杰;王世慶;;鏡面熱變形及吹氣流場對光束的聯(lián)合影響[J];光學(xué)精密工程;2014年08期

相關(guān)會議論文 前5條

1 葉一東;李建民;顏宏;王鋒;雒仲祥;;光束衍射傳輸?shù)臄?shù)值仿真方法[A];第十七屆全國激光學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 李陽月;蒲繼雄;;渦旋光束通過角向分布狹縫的干涉特性[A];中國光學(xué)學(xué)會2010年光學(xué)大會論文集[C];2010年

3 馮博;甘雪濤;趙建林;;階梯相位型渦旋光束傳輸特性研究[A];2010年西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會議摘要集[C];2010年

4 錢勇;張宇;魏榮;王育竹;;單角錐準(zhǔn)直空心光勢阱的理論與實驗研究[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學(xué)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)大會論文集[C];2004年

5 陸璇輝;陳和;趙承良;;渦旋光束和光學(xué)渦旋的研究[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 曲雙平;神奇的光束傳輸技術(shù)[N];電腦報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 盧芳;陣列光束在湍流大氣中的傳輸及目標(biāo)散射回波特性[D];西安電子科技大學(xué);2016年

2 高麒麟;多模光纖中基于受激布里淵散射的光束凈化效應(yīng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 馮世鵬;激光在振動環(huán)境中的傳輸及指向控制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 魯強(qiáng);基于LCOS的Airy光束陣列生成及其光強(qiáng)閃爍特性的研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

5 徐騰;激光慣性約束核聚變中直接驅(qū)動方式光束排布優(yōu)化研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

6 董淵;雙半高斯空心光束的形成、傳輸及控制技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2010年

7 董一鳴;部分相干柱偏振矢量光束的表征、傳輸及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];蘇州大學(xué);2014年

8 段_";有限光束在平面微結(jié)構(gòu)中的共振傳輸[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所）;2008年

9 姚e，

本文編號：2172505