渦旋光束是一種攜帶軌道角動量（Orbital Angular Momentun,OAM）的光束,其光強分布為一中空環(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行疊加復用后作為信息傳輸?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、光強閃爍、光束擴展等現(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對渦旋光束波前畸變校正補償?shù)目尚行浴１疚难芯康闹饕ぷ魅缦?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譜模型的基礎理論仿真了拉蓋爾-高斯光束的光強和相位分布,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;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擾情況。2、基于PD算法的無波前傳感校正技術對渦旋光束修正補償?shù)姆抡嫜芯�。根�?jù)經(jīng)典的自適應光學（Adaptive Optics,... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：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)外研究進展
        1.2.1 自適應光學校正技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 相位差法的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 渦旋光束自適應光學校正技術的發(fā)展趨勢
    1.3 論文結構
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光束的模式串擾特性
    2.5 本章小結
3 相位差法的基礎理論與數(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 波前恢復算法
        3.1.3 基于目標函數(shù)的優(yōu)化求解
    3.2 基于相位差算法的自適應光學校正技術
        3.2.1 校正原理
        3.2.2 波前校正器
    3.3 相位差法校正補償渦旋光束的數(shù)值仿真
        3.3.1 相位差法校正單個渦旋光束的仿真結果
        3.3.2 相位差法校正疊加態(tài)渦旋光束的仿真結果
    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驗研究
    4.1 實驗裝置
        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償
    4.2 實驗分析
        4.2.1 單個渦旋光束波前校正的實驗結果與分析
        4.2.2 疊加態(tài)渦旋光束波前校正的實驗結果與分析
        4.2.3 實驗誤差分析
    4.3 本章小結
5 總結與展望
    5.1 研究小結
    5.2 前景展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間研究成果


【參考文獻】：
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.  光電技術應用. 2019(04)
[2]一種快速收斂的隨機并行梯度下降算法[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).  激光與光電子學進展. 2019(12)
[3]無波前傳感自適應波前校正系統(tǒng)的圖形處理器加速[J]. 柯熙政,張云峰,張穎,雷思琛.  激光與光電子學進展. 2019(07)
[4]渦旋光波前畸變校正實驗研究[J]. 柯熙政,王夏堯.  光學學報. 2018(03)
[5]無波前傳感器的自適應光學校正[J]. 吳加麗,柯熙政.  激光與光電子學進展. 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]渦旋光束的自適應光學波前校正技術[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算法[J]. 練秋生,魏天姣,陳書貞,石保順.  電子學報. 2017(01)
[9]非Kolmogorov大氣湍流隨機相位屏模擬[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光學技術研究[D]. 徐梓浩.中國科學院大學(中國科學院長春光學精密機械與物理研究所) 2018



本文編號：3642954