圓對稱結(jié)構(gòu)光因其獨特的場分布及光學(xué)特性使其在多個研究領(lǐng)域被廣泛關(guān)注,例如光鑷、粒子操控、光學(xué)成像、超分辨、量子信息等。特別是在光通信領(lǐng)域,因其攜帶的空間模式具有無窮的正交區(qū)間,可將不同的數(shù)據(jù)序列加載到不同的模式信道,實現(xiàn)空間模式復(fù)用通信。由于圓對稱結(jié)構(gòu)光所攜帶的模式主要通過空間相位和偏振調(diào)控來實現(xiàn),利用相位型或者偏振型調(diào)制器件即可實現(xiàn)圓對稱結(jié)構(gòu)光模式的復(fù)用及解復(fù)用。此外,圓對稱結(jié)構(gòu)光模式的變換只需要通過空間相位和偏振調(diào)控來進行,有望設(shè)計無源光器件來實現(xiàn)不同模式信號間的全光靈活處理。作為新的信息復(fù)用維度,圓對稱結(jié)構(gòu)光模式可用于容量密度提升以及全光信息處理,實現(xiàn)全光互聯(lián)以及全光網(wǎng)絡(luò)。目前在單一圓對稱結(jié)構(gòu)光模式的產(chǎn)生及檢測等基礎(chǔ)研究方面已有大量的工作被報道。在實際應(yīng)用中,為了提高系統(tǒng)的兼容性及靈活性,往往需要利用單個系統(tǒng)實現(xiàn)多種光束的靈活產(chǎn)生及檢測。如何實現(xiàn)多種圓對稱結(jié)構(gòu)光束的聯(lián)合產(chǎn)生、調(diào)控及檢測是圓對稱結(jié)構(gòu)光走向?qū)嶋H應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵問題。在光互聯(lián)應(yīng)用中,空間模式復(fù)用及全光模式信息處理的核心在于模式的耦合和分離以及模式變換。然而,現(xiàn)有的圓對稱結(jié)構(gòu)光模式復(fù)用及解復(fù)用器件無法同時滿足尺寸小、高...

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀
        1.2.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于超構(gòu)表面的圓對稱結(jié)構(gòu)光調(diào)控研究現(xiàn)狀
        1.2.3 圓對稱結(jié)構(gòu)光通信及全光信息處理的研究現(xiàn)狀
    1.3 本論文主要研究內(nèi)容與基本框架
第2章 圓對稱結(jié)構(gòu)光場的基本理論、調(diào)控機理及器件實現(xiàn)方式
    2.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光場的數(shù)學(xué)描述
        2.1.1 渦旋光的數(shù)學(xué)描述
        2.1.2 柱矢量光的數(shù)學(xué)描述
        2.1.3 柱矢量渦旋光的數(shù)學(xué)描述
    2.2 任意相位延遲的Q-plate及 J-plate調(diào)控機理
        2.2.1 任意相位延遲的Q-plate調(diào)控機理
        2.2.2 任意相位延遲的J-plate調(diào)控機理
    2.3 超構(gòu)表面器件的實現(xiàn)方式
        2.3.1 超構(gòu)表面的設(shè)計原理
        2.3.2 超構(gòu)表面的制備技術(shù)
    2.4 小結(jié)
第3章 基于超構(gòu)表面Q-plate的圓對稱結(jié)構(gòu)光場產(chǎn)生及調(diào)控
    3.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光場的產(chǎn)生
        3.1.1 渦旋光的產(chǎn)生
        3.1.2 柱矢量光的產(chǎn)生
        3.1.3 柱矢量渦旋光的產(chǎn)生
    3.2 基于超構(gòu)表面Q-plate的圓對稱結(jié)構(gòu)光場產(chǎn)生及轉(zhuǎn)換
        3.2.1 基于超構(gòu)表面Q-plate的渦旋光產(chǎn)生
        3.2.2 基于超構(gòu)表面Q-plate的柱矢量光產(chǎn)生
        3.2.3 基于級聯(lián)超構(gòu)表面Q-plate的柱矢量渦旋光產(chǎn)生
        3.2.4 圓對稱結(jié)構(gòu)光間的轉(zhuǎn)換
    3.3 基于雙層超構(gòu)表面Q-plate的圓對稱結(jié)構(gòu)光場調(diào)控
        3.3.1 原理和方法
        3.3.2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    3.4 小結(jié)
第4章 基于正交偏振分離的圓對稱結(jié)構(gòu)光場檢測
    4.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光場的檢測
        4.1.1 渦旋光的OAM模式識別
        4.1.2 柱矢量光及柱矢量渦旋光的檢測
    4.2 基于正交線偏分離的圓對稱結(jié)構(gòu)光束檢測
        4.2.1 原理和方法
        4.2.2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    4.3 基于正交圓偏分離的圓對稱結(jié)構(gòu)光束檢測
        4.3.1 原理和方法
        4.3.2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    4.4 小結(jié)
第5章 基于超構(gòu)表面的圓對稱結(jié)構(gòu)光模式復(fù)用及解復(fù)用
    5.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光的模式復(fù)用及解復(fù)用
        5.1.1 OAM模式復(fù)用及解復(fù)用
        5.1.2 矢量模式復(fù)用及解復(fù)用
    5.2 基于P-B相位超構(gòu)表面達曼渦旋光柵的OAM模式復(fù)用及解復(fù)用
        5.2.1 原理和方法
        5.2.2 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
        5.2.3 超構(gòu)表面的制備
    5.3 基于復(fù)合相位超構(gòu)表面矢量達曼渦旋光柵的矢量模式復(fù)用及解復(fù)用
        5.3.1 原理和方法
        5.3.2 仿真結(jié)果與數(shù)據(jù)分析
    5.4 小結(jié)
第6章 基于超構(gòu)表面的圓對稱結(jié)構(gòu)光全光信息處理
    6.1 原理和方法
        6.1.1 圓對稱結(jié)構(gòu)光束和介質(zhì)型超構(gòu)表面Q-plate
        6.1.2 介質(zhì)型超構(gòu)表面Q-plate的設(shè)計和制備
    6.2 圓對稱結(jié)構(gòu)光復(fù)用通信
    6.3 OAM模式復(fù)用的全光信息處理
        6.3.1 2×2OAM模式信道間的數(shù)據(jù)交換
        6.3.2 OAM模式信道還原或上/下轉(zhuǎn)換
    6.4 矢量模式復(fù)用的全光信息處理
        6.4.1 2×2矢量模式信道間的數(shù)據(jù)交換
        6.4.2 矢量模式信道還原或上/下轉(zhuǎn)換
    6.5 小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
指導(dǎo)教師對研究生學(xué)位論文的學(xué)術(shù)評語
答辯委員會決議書
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3746606