自由空間光通信是空天地一體化信息傳輸?shù)闹匾M成部分,并且有望解決光纖“最后一公里”的問(wèn)題,因此對(duì)信息產(chǎn)業(yè)化也具有極大的推動(dòng)作用。此外,因其架設(shè)便捷,作為特殊條件下的輔助通信,可以為軍事提供高保密的通信鏈路。渦旋光束攜帶軌道角動(dòng)量具有極大提升信道容量的潛力,所以在自由光通信領(lǐng)域備受關(guān)注。渦旋光束一般通過(guò)對(duì)激光相位調(diào)制之后得到,具有一定的空間分布,所以更容易受到大氣湍流等不均勻介質(zhì)的影響,導(dǎo)致光學(xué)拓?fù)浜稍谕ㄐ畔到y(tǒng)接收端隨機(jī)起伏,使得信息傳遞失真,因此加載渦旋的背景光場(chǎng)選擇顯得極為重要。自聚焦Airy光束具有無(wú)衍射、自愈以及在目標(biāo)距離處突然聚焦等優(yōu)勢(shì),用自聚焦Airy光束作為加載光學(xué)渦旋的背景光場(chǎng)有助于減弱湍流對(duì)光學(xué)渦旋傳播的干擾。本論文從自聚焦Airy渦旋光束的傳播動(dòng)力學(xué)特征出發(fā),利用光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)對(duì)自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)的相位、振幅、偏振態(tài)等參量進(jìn)行調(diào)控以期減弱光學(xué)軌道角動(dòng)量在自由空間傳輸時(shí)的模態(tài)串音和拓?fù)浜煞至?優(yōu)化通信系統(tǒng)性能。本論文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:1、研究了自聚焦Airy光場(chǎng)中光學(xué)渦旋的傳播動(dòng)力學(xué)特征。基于角譜理論和波束分步傳輸法,數(shù)值分析了自聚焦Airy光束的波形參數(shù)和渦旋...

【文章頁(yè)數(shù)】：187 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 Airy光場(chǎng)特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 Airy光場(chǎng)調(diào)控技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 自聚焦和自加速Airy相關(guān)光場(chǎng)自由空間傳輸特性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.3.1 論文內(nèi)容安排
        1.3.2 論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第二章 大氣湍流中的自聚焦Airy光束傳播理論Eq uationChapter2Section1
    2.1 引言
    2.2 自聚焦Airy光束大氣湍流傳輸解析理論
        2.2.1 自聚焦Airy光場(chǎng)傍軸近似公式
        2.2.2 大氣湍流統(tǒng)計(jì)理論
        2.2.3 Rytov微擾近似下自聚焦Airy光場(chǎng)分布
    2.3 自聚焦Airy光束大氣湍流傳輸數(shù)值模擬理論
        2.3.1 角譜理論和波束分步傳播法
        2.3.2 拋物型方程
        2.3.3 自聚焦Airy光束多層湍流相位屏傳輸模型
    2.4 軌道角動(dòng)量湍流效應(yīng)
        2.4.1 軌道角動(dòng)量模態(tài)串音
        2.4.2 軌道角動(dòng)量拓?fù)浜煞至?br>    2.5 小結(jié)
第三章 自聚焦Airy光學(xué)渦旋傳播動(dòng)力學(xué)EquationChapter(Next)Sectio n
    3.1 引言
    3.2 單個(gè)渦旋傳輸
        3.2.1 在軸傳輸
        3.2.2 離軸傳輸
    3.3 渦旋對(duì)的傳輸
        3.3.1 同號(hào)渦旋對(duì)
        3.3.2 異號(hào)渦旋對(duì)
    3.4 光場(chǎng)強(qiáng)度梯度對(duì)光學(xué)渦旋傳輸特性的影響
        3.4.1 強(qiáng)度梯度的提出
        3.4.2 強(qiáng)度梯度對(duì)光場(chǎng)傳輸軌跡的調(diào)控
        3.4.3 強(qiáng)度梯度對(duì)湍流大氣中渦旋拓?fù)浜煞至训挠绊?br>    3.5 小結(jié)
第四章 非傳統(tǒng)自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)在自由空間中的傳播
    4.1 引言
    4.2 各向異性螺旋相位的構(gòu)建
        4.2.1 各向異性螺旋相位
        4.2.2 冪指數(shù)型螺旋相位
    4.3 冪指數(shù)型圓Airy渦旋光場(chǎng)軌道角動(dòng)量模態(tài)探測(cè)概率密度
        4.3.1 冪指數(shù)型圓Airy渦旋光束傳播特征
        4.3.2 冪指數(shù)對(duì)圓Airy渦旋光場(chǎng)聚焦特性的影響
        4.3.3 光強(qiáng)起伏探測(cè)概率密度函數(shù)
    4.4 軌道角動(dòng)量傳輸性能優(yōu)化
        4.4.1 信號(hào)和串音軌道角動(dòng)量模態(tài)分離
        4.4.2 冪指數(shù)對(duì)探測(cè)區(qū)域的調(diào)控
    4.5 小結(jié)
第五章 Airy陣列合成自聚焦渦旋光束在大氣湍流中的傳播EquationChapter(Next)Section
    5.1 引言
    5.2 Airy陣列渦旋光束的構(gòu)建及其調(diào)控
        5.2.1 合成自聚焦渦旋光束的構(gòu)建
        5.2.2 合成自聚焦渦旋光束和圓Airy渦旋光束的對(duì)比
    5.3 Airy陣列光束湍流相位屏傳輸模型驗(yàn)證
    5.4 局部緊聚焦特性對(duì)軌道角動(dòng)量傳輸性能的優(yōu)化
        5.4.1 陣列單元調(diào)控
        5.4.2 合成自聚焦光場(chǎng)局部緊聚焦特性
        5.4.3 局部緊聚焦特性對(duì)軌道角動(dòng)量模態(tài)串音和拓?fù)浜煞至训膬?yōu)化
    5.5 小結(jié)
第六章 矢量自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)傳輸特性研究EquationChapter6Section1
    6.1 引言
    6.2 矢量自聚焦Airy光場(chǎng)的構(gòu)建
        6.2.1 Poincaré球與Stokes參量
        6.2.2 旋向變化自聚焦Airy矢量渦旋光場(chǎng)
        6.2.3 徑向變化自聚焦Airy矢量渦旋光場(chǎng)
        6.2.4 高階Poincaré球上的矢量自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)
    6.3 矢量自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)在大氣湍流中的傳播
        6.3.1 偏振態(tài)旋向變化自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)在大氣湍流中的傳播
        6.3.2 偏振態(tài)徑向變化自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)在大氣湍流中的傳播
        6.3.3 高階Poincaré球上的矢量自聚焦Airy渦旋光場(chǎng)在大氣湍流中的傳播
    6.4 小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3861552