渦旋光束是一種攜帶軌道角動量（Orbital Angular Momentun,OAM）的光束,其光強(qiáng)分布為一中空環(huán)形、相位分布為一特殊螺旋狀。由于OAM理論上具有無限多維度,且攜帶不同OAM模式的渦旋光束之間具有相互正交的特性,因此將多個渦旋光束進(jìn)行疊加復(fù)用后作為信息傳輸?shù)妮d體用于無線光通信系統(tǒng)可以大幅提高通信的容量及頻譜效率。然而渦旋光束在自由空間中傳輸時受大氣湍流擾動的影響,會產(chǎn)生相位畸變、光強(qiáng)閃爍、光束擴(kuò)展等現(xiàn)象,從而影響信息傳輸?shù)目煽啃�。本文以此為背�?深入的研究了基于相位差（Phase Diversity,PD）算法的無波前傳感校正技術(shù)對渦旋光束波前畸變校正補(bǔ)償?shù)目尚行�。本文研究的主要工作如�?1、渦旋光束在大氣湍流中的波前畸變。根據(jù)渦旋光束和Kolmogorov譜模型的基礎(chǔ)理論仿真了拉蓋爾-高斯光束的光強(qiáng)和相位分布,并對比分析了幾種常用大氣湍流相位屏模擬方法的優(yōu)缺點(diǎn);基于多相位屏模型分析了拉蓋爾-高斯光束經(jīng)過大氣湍流擾動后的波前畸變和軌道角動量串?dāng)_情況。2、基于PD算法的無波前傳感校正技術(shù)對渦旋光束修正補(bǔ)償?shù)姆抡嫜芯�。根�?jù)經(jīng)典的自適應(yīng)光學(xué)（Adaptive Optics,... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 自適應(yīng)光學(xué)校正技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 相位差法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 渦旋光束自適應(yīng)光學(xué)校正技術(shù)的發(fā)展趨勢
    1.3 論文結(jié)構(gòu)
2 渦旋光束在大氣湍流中的波前畸變
    2.1 渦旋光束的基礎(chǔ)理論
    2.2 大氣湍流相位屏模擬
        2.2.1 功率譜反演法
        2.2.2 澤尼克多項(xiàng)式法
        2.2.3 分形法
    2.3 多相位屏法
    2.4 渦旋光束經(jīng)大氣傳輸?shù)牟ㄇ盎?br>        2.4.1 LG光束的畸變相位
        2.4.2 LG光束的模式串?dāng)_特性
    2.5 本章小結(jié)
3 相位差法的基礎(chǔ)理論與數(shù)值仿真
    3.1 相位差法
        3.1.1 相位差無波前探測原理
        3.1.2 波前恢復(fù)算法
        3.1.3 基于目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化求解
    3.2 基于相位差算法的自適應(yīng)光學(xué)校正技術(shù)
        3.2.1 校正原理
        3.2.2 波前校正器
    3.3 相位差法校正補(bǔ)償渦旋光束的數(shù)值仿真
        3.3.1 相位差法校正單個渦旋光束的仿真結(jié)果
        3.3.2 相位差法校正疊加態(tài)渦旋光束的仿真結(jié)果
    3.4 相位差法與GS算法的比較
        3.4.1 PD算法的收斂性分析
        3.4.2 GS算法的收斂性分析
        3.4.3 討論與分析
    3.5 本章小節(jié)
4 基于相位差算法校正畸變渦旋光束的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.1.1 渦旋光束的產(chǎn)生
        4.1.2 畸變波前的模擬
        4.1.3 基于相位差算法的無波前校正補(bǔ)償
    4.2 實(shí)驗(yàn)分析
        4.2.1 單個渦旋光束波前校正的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.2.2 疊加態(tài)渦旋光束波前校正的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)誤差分析
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 研究小結(jié)
    5.2 前景展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于功率譜反演法的大氣湍流相位屏數(shù)值模擬[J]. 楊海波,許宏.  光電技術(shù)應(yīng)用. 2019(04)
[2]一種快速收斂的隨機(jī)并行梯度下降算法[J]. 胡棟挺,申文,馬文超,劉新宇,蘇宙平,朱華新,張秀梅,闕立志,朱卓偉,張逸新,陳國慶,胡立發(fā).  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(12)
[3]無波前傳感自適應(yīng)波前校正系統(tǒng)的圖形處理器加速[J]. 柯熙政,張?jiān)品?張穎,雷思琛.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2019(07)
[4]渦旋光波前畸變校正實(shí)驗(yàn)研究[J]. 柯熙政,王夏堯.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[5]無波前傳感器的自適應(yīng)光學(xué)校正[J]. 吳加麗,柯熙政.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2018(03)
[6]基于液晶空間光調(diào)制器的相位差波前探測技術(shù)定量研究[J]. 李小平,胡五生,于洪麗,徐梓浩,張佩光,楊程亮,宣麗.  液晶與顯示. 2017(03)
[7]渦旋光束的自適應(yīng)光學(xué)波前校正技術(shù)[J]. 高春清,張世坤,付時堯,胡新奇.  紅外與激光工程. 2017(02)
[8]基于全變差正則化的相位恢復(fù)算法[J]. 練秋生,魏天姣,陳書貞,石保順.  電子學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]非Kolmogorov大氣湍流隨機(jī)相位屏模擬[J]. 李玉杰,朱文越,饒瑞中.  紅外與激光工程. 2016(12)
[10]Influences of atmospheric turbulence effects on the orbital angular momentum spectra of vortex beams[J]. Shiyao Fu,Chunqing Gao.  Photonics Research. 2016(05)

博士論文
[1]基于相位差法的高分辨率液晶自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)研究[D]. 徐梓浩.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018



本文編號：3642954