本文選題：軌道角動(dòng)量 + 受激布里淵散射��； 參考：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：軌道角動(dòng)量(Orbital Angular Momentum,OAM)作為光子的一個(gè)自由度,因其特殊的力學(xué)效應(yīng)和可構(gòu)建一個(gè)完備的無限維Hilbert空間,在經(jīng)典和量子等領(lǐng)域倍受人們關(guān)注,成為國際光學(xué)界研究熱點(diǎn)之一。目前,基于OAM光束在微粒操縱、空間光通信、顯微成像和量子信息等領(lǐng)域的應(yīng)用已取得了顯著成果,但是在產(chǎn)生和傳輸階段能量不足是限制OAM光束發(fā)展的重要因素。因此,本文利用受激布里淵散射原理對OAM光束進(jìn)行光-聲參量放大(Light-Acoustic Parametric Amplification,LAPA),并進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,從OAM光束概念出發(fā),分析了OAM光束的產(chǎn)生方法,并對螺旋相位板法產(chǎn)生的OAM進(jìn)行推導(dǎo)。利用耦合波理論推導(dǎo)了OAM光-聲參量放大模型。其次,基于LAPA理論模型,利用MATLAB軟件模擬了泵浦光和信號(hào)光分別為不同Laguerre-Gaussian模式產(chǎn)生的聲場,并對泵浦光、信號(hào)光、聲波場三者之間的OAM守恒關(guān)系進(jìn)行了驗(yàn)證。利用有限元分析原理對信號(hào)光在放大前和放大后的相位和空間強(qiáng)度分布進(jìn)行了分析。最后,搭建了共線和非共線LAPA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證了放大前后泵浦光、信號(hào)光和聲波場三者之間的OAM守恒,并對放大后光場的強(qiáng)度分布、相位結(jié)構(gòu)、和光-聲耦合過程中的能量轉(zhuǎn)換率進(jìn)行了分析。在共線結(jié)構(gòu)中,泵浦光能量Ep4mJ時(shí),拓?fù)浜蔀?的OAM信號(hào)光經(jīng)放大后能量轉(zhuǎn)換率可達(dá)到40%,證明LAPA可實(shí)現(xiàn)對OAM信號(hào)低噪聲、高增益放大,輸出光信號(hào)的相位和強(qiáng)度分布與泵浦光無關(guān)。針對微弱信號(hào)共線放大噪聲的影響,采用非共線放大裝置實(shí)現(xiàn)對OAM微弱信號(hào)低噪聲放大,在非共線夾角小于10mrad時(shí),入射角度幾乎不影響放大后OAM信號(hào)光的質(zhì)量,非共線夾角?為10mrad時(shí)放大率最高可達(dá)到109以上,非共線結(jié)構(gòu)更有利于微弱OAM信號(hào)光的放大和提取。
[Abstract]:As a degree of freedom of photons, orbital angular momentum (Orbital Angular momentum) has attracted much attention in classical and quantum fields because of its special mechanical effects and the ability to construct a complete infinite dimensional Hilbert space. At present, the applications of OAM beams in the fields of particle manipulation, space optical communication, microscopic imaging and quantum information have achieved remarkable results. However, the lack of energy is an important factor limiting the development of OAM beams in the stage of generation and propagation. Therefore, the stimulated Brillouin scattering principle is used to amplify the OAM beam by optoacoustic parametric amplification, and the theoretical analysis and experimental verification are carried out. Firstly, starting from the concept of OAM beam, the generation method of OAM beam is analyzed, and the OAM generated by spiral phase plate method is deduced. The optical-acoustic parametric amplification model of OAM is derived by using the coupled wave theory. Secondly, based on the LAPA theory model, the acoustic field produced by different Laguerre-Gaussian modes of pump light and signal light is simulated by MATLAB software, and the OAM conservation relationship among pump light, signal light and acoustic field is verified. The phase and spatial intensity distribution of signal light before and after amplification are analyzed by using the finite element analysis principle. Finally, a collinear and non-collinear LAPA experimental system is built to verify the OAM conservation of pump light, signal light and acoustic field before and after amplification, and the intensity distribution and phase structure of the amplified light field. The energy conversion rate in the process of photoacoustic coupling is analyzed. In the collinear structure, when the pump energy is Ep4mJ, the energy conversion rate of OAM signal with topological charge 1 can reach 40. It is proved that Lapa can amplify OAM signal with low noise and high gain. The phase and intensity distribution of the output signal is independent of the pump light. Aiming at the effect of collinear amplification noise of weak signal, a non-collinear amplifier is used to amplify the weak signal. When the angle of non-collinear angle is less than 10mrad, the incident angle can hardly affect the quality of the amplified signal, and the non-collinear angle? The maximum magnification of 10mrad is above 109, and the noncollinear structure is more advantageous to amplify and extract the weak 10mrad signal.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O43

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 卿與三,江東林,呂百達(dá);平面波經(jīng)方環(huán)衍射后的光束質(zhì)量評(píng)價(jià)[J];激光技術(shù);2001年05期

2 陳付幸,劉天華,姜宗福,李文煜;用剪切干涉法測氣動(dòng)窗口流場對光束質(zhì)量的影響[J];強(qiáng)激光與粒子束;2001年06期

3 鄧小玖,胡繼剛,劉彩霞,王建國;光束質(zhì)量因子的研究[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年06期

4 鄧小玖,謝莉莎,劉彩霞;光束質(zhì)量與光束質(zhì)量因子[J];廣西物理;2003年02期

5 呂百達(dá),季小玲,羅時(shí)榮,陶向陽;激光的參數(shù)描述和光束質(zhì)量[J];紅外與激光工程;2004年01期

6 康小平;何仲;鐘山;黃宏潮;黃槐仁;呂百達(dá);;非傍軸截?cái)嗥巾敼馐馁|(zhì)量因子[J];強(qiáng)激光與粒子束;2007年02期

7 易亨瑜;胡曉陽;陳門雪;;非中心對稱像差系統(tǒng)的光束質(zhì)量控制[J];紅外與激光工程;2007年S1期

8 田英華;葉一東;向汝建;關(guān)有光;周文超;;光束質(zhì)量因子測量的不確定度分析[J];強(qiáng)激光與粒子束;2008年07期

9 曾茜逾;曹益平;周力萍;;激光測頭光束質(zhì)量分析與控制[J];強(qiáng)激光與粒子束;2009年01期

10 李震;周軍;薛宇豪;何兵;劉馳;漆云鳳;董景星;魏運(yùn)榮;樓祺洪;潘志勇;;β因子用于被動(dòng)相干組束系統(tǒng)光束質(zhì)量評(píng)價(jià)的探討[J];中國激光;2011年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張艷;張彬;祝頌軍;;光束譜合成的模擬分析[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2006年

2 季小玲;竇玲玉;;部分相干環(huán)狀光束通過大氣湍流傳輸光束質(zhì)量劣化的研究[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

3 廖�？�;魏正軍;王金東;殷建玲;;可相干并合的光束[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

4 田小強(qiáng);周文超;彭勇;解平;胡曉陽;;光束質(zhì)量測試系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)[A];第十七屆全國激光學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 易亨瑜;胡曉陽;陳門雪;;非中心對稱像差系統(tǒng)的光束質(zhì)量控制[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2007年

6 高昆;許立新;鄭睿;明海;;光束合成技術(shù)[A];光子科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化——長三角光子科技創(chuàng)新論壇暨2006年安徽博士科技論壇論文集[C];2006年

7 解平;胡曉陽;雒仲祥;謝川林;彭勇;田小強(qiáng);何均章;魏繼峰;;集成化光束質(zhì)量測試系統(tǒng)[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

8 杜燕貽;束小建;劉興榮;王元璋;李守先;;折疊虛共焦非穩(wěn)腔對近場光束質(zhì)量的改善[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2000）[C];2000年

9 盛正卯;;光束質(zhì)量因子小于1的新光束[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊）[C];1999年

10 高春清;高明偉;王青;何曉燕;魏光輝;;LD列陣的光束參數(shù)測試和光束質(zhì)量的研究[A];2002年中國光學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 向汝建;高能固體板條激光器光束質(zhì)量主動(dòng)控制技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2015年

2 康小平;非傍軸標(biāo)量和矢量光束的光束質(zhì)量研究[D];四川大學(xué);2006年

3 潘孫強(qiáng);高功率固體激光振蕩器與放大器光束質(zhì)量控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

4 魏小紅;高功率激光非線性過程中的光束質(zhì)量與傳遞特征[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

5 郭學(xué)石;全光纖脈沖孿生光束的產(chǎn)生和應(yīng)用[D];天津大學(xué);2014年

6 賀元興;激光光束質(zhì)量評(píng)價(jià)及測量方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

7 馬建立;DPL的光束質(zhì)量控制及穩(wěn)定倍頻技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2010年

8 孫鵬;激光遠(yuǎn)場聚焦光束質(zhì)量退化及相位修正[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

9 孫毅;多波段高功率激光合束技術(shù)及熱效應(yīng)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

10 趙爽;高功率高光束質(zhì)量全固態(tài)板條激光器的研究[D];山東大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 姚文穎;摻雜PCF獲取平頂空心光束及光鑷測力優(yōu)化研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 張希倫;基于面陣CCD的光纖輸出光束特征檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2016年

3 李蕾;雙狹縫掃描光束質(zhì)量分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長春理工大學(xué);2016年

4 孫培敬;光纖中矢量渦旋光束的產(chǎn)生[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

5 穆春元;軌道角動(dòng)量光束的光—聲參量放大[D];哈爾濱理工大學(xué);2017年

6 任憲魯;光束質(zhì)量分析軟件與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

7 董潮涌;半導(dǎo)體激光二極管光束質(zhì)量評(píng)價(jià)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

8 陳尚武;高能激光系統(tǒng)光束質(zhì)量評(píng)價(jià)相關(guān)問題研究[D];浙江大學(xué);2007年

9 鐘正根;高斯變反射率輸出鏡的激光諧振腔及其光束質(zhì)量[D];重慶師范大學(xué);2008年

10 熊雪霜;激光束參數(shù)和光束質(zhì)量測量系統(tǒng)[D];吉林大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：1993723