光學(xué)渦旋(OV),也稱為渦旋光束,是一種具有螺旋相位波前的特殊光場(chǎng),每個(gè)光子均攜帶確定大小的軌道角動(dòng)量(OAM),理論上具有無(wú)限多的本征態(tài),與光波的波長(zhǎng)、時(shí)隙、偏振、幅相特性一樣,可以利用相互正交的每一階軌道角動(dòng)量作為一個(gè)獨(dú)立信道來(lái)傳輸信息,為提高光通信的速率和容量提供了一種全新的復(fù)用維度。因此基于渦旋光束的軌道角動(dòng)量復(fù)用技術(shù)得到了通信界的高度關(guān)注。本文對(duì)軌道角動(dòng)量在自由空間光通信中的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開了深入研究,根據(jù)液晶空間光調(diào)制器(SLM)的特性提出了一種提高渦旋光束能量轉(zhuǎn)換效率的新方法,并基于完美渦旋光束理論,實(shí)現(xiàn)了一種新型OAM復(fù)用的空間光通信鏈路,同時(shí)深入地研究了該通信鏈路在大氣湍流擾動(dòng)下的性能。論文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)主要包括:提出了一種提高OV能量轉(zhuǎn)換效率的新方法�；赟LM生成OV的方法,通過(guò)在計(jì)算全息圖(CGH)中引入數(shù)字閃耀叉型光柵技術(shù),有效地改善了渦旋光束的生成質(zhì)量和轉(zhuǎn)換能效。詳細(xì)地研究了 SLM性能參數(shù)、全息圖和OV能量轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系,利用光柵理論,對(duì)SLM加載數(shù)字閃耀叉型光柵全息圖時(shí)的衍射場(chǎng)建立了數(shù)學(xué)模型,定量地分析了衍射光場(chǎng)中+1衍射級(jí)OV的衍射角度和轉(zhuǎn)換...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２自旋角動(dòng)量與軌道角動(dòng)量??根據(jù)電動(dòng)力學(xué)理論，光子角動(dòng)量密度矢量是位置矢量ｒ與動(dòng)量密度方的??叉乘的結(jié)果：??Ｍ?＝?６＇０ｒｘ（ｊＥ，ｘ?Ｂ）

??用Ｌ表示ｆ１Ｑ７］。如圖２．２所示，為近軸條件下，光子自旋角動(dòng)量與軌道角動(dòng)量的??示意圖。１９９２年，Ａｌｌｅｎ首次通過(guò)柱透鏡的疊加實(shí)現(xiàn)不同軌道角動(dòng)量的光子轉(zhuǎn)換，??并實(shí)驗(yàn)測(cè)量軌道角動(dòng)量的傳遞與轉(zhuǎn)換，證實(shí)了拉蓋爾高斯光束的確存在軌道角動(dòng)??量。這一研究為光學(xué)渦旋的諸多特性與應(yīng)....

圖２．３光學(xué)渦旋主要的徑向參數(shù)??在近軸條件下，拉蓋爾高斯模可以近似為赫姆霍茲方程２．１６的解

（Ｓ／ｊ?＋?ｌ／ｌ?＋?ＵａｒｃｔａｒＫｒ／Ｚ／；）為古伊（Ｇｏｕｙ）相位：注意到這里的／＾是）義拉蓋爾多??項(xiàng)式，它是一個(gè)遞歸多項(xiàng)式。??圖２．４給出了拓?fù)浜桑癁椋保瑥较蛄孔訑?shù)ｐ不同的拉蓋爾高斯渦旋光束光強(qiáng)??的數(shù)值模擬結(jié)果、實(shí)驗(yàn)生成結(jié)果以及對(duì)應(yīng)的相位分布。除了周圍有旁瓣（后....

圖2.5BG渦旋光束的強(qiáng)度及相位分布

｝＿：海大學(xué)博士學(xué)位論文???２．１．２貝塞爾高斯（Ｂｅｓｓｅｌ－Ｇａｕｓｓｉａｎ，ＢＧ）禍旋光束??零階貝塞爾光束因其具有無(wú)衍射和可重建特性引起了眾多科研究者的興趣??在傳播的過(guò)程中，貝塞爾光束的光場(chǎng)強(qiáng)度分布不變，遇到障礙物后可以??恢復(fù)原有光場(chǎng)分布，因此在自由空間傳播時(shí)具有一....

圖２．６?／＝１的艾里高斯渦旋光束強(qiáng)度數(shù)值模擬結(jié)果及其相位分布??

ｅ，?ｚ）：＝０?＝?Ｅ０Ｊ，（Ｋｒ，ｒ）ｅｘｐ（ｉ／６＞）ｅｘｐ（－ｒ２?／?ｃｏ０２）?（２．２３）??圖２．５展示了對(duì)ＢＧ渦旋光束的數(shù)值仿真結(jié)果、實(shí)驗(yàn)生成結(jié)果以及對(duì)應(yīng)的相??位分布�？梢姡拢菧u旋光束光強(qiáng)呈同心圓分布，這是由修正貝塞爾函數(shù)震蕩的無(wú)??限拖尾形成的。相鄰光環(huán)之間....

本文編號(hào)：4031492