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基于液晶空间光调制器产生高阶拉盖尔高斯光束及其应用

发布时间:2018-09-10 15:30
【摘要】:高阶拉盖尔高斯(LG)光束具有携带轨道角动量和环状强度分布的特点。LG光束沿轴向传播有螺旋的相位结构,能携带更多的信息量,在轨道角动量纠缠态的产生、量子加密、引力波探测、粒子操控、光镊、光学扳手、光通信以及材料处理等方面有不可替代的优势,成为近几年来研究的一个热点。因此,关于高质量高阶LG光束产生的研究也变得尤为重要。目前高阶LG光束的产生方法主要有液晶空间光调制器、螺旋相位片、柱透镜、全息叉形光栅、光学衍射元件等,其中液晶空间光调制器具有较宽的空间带宽、较高的分辨率和较小的像素尺寸的特点,使其可以对空间各个像素实现动态、实时的控制,因此常被用来产生动态控制的高阶拉盖尔高斯光束。本文研究了基于液晶空间光调制器产生高阶拉盖尔高斯光束的相关内容,主要工作如下:1.液晶空间光调制器产生高阶LG光束。理论计算并模拟了生成的高阶LG光束的纯度,基于Matlab编写了产生高阶LG模式的相息图。并在实验上搭建了产生高阶LG光束的光学系统,产生了LGo,5,LG1,5和LG3,3模,纯度分别83.97%,74.03%,54.98%,并通过干涉验证了其螺旋相位信息。2.高阶LG光束的优化提纯。分析了螺旋LG光束与正弦LG光束在线性模式清洁器与三镜模式清洁器里的传输特性。证明了三镜环形腔不可以输出螺旋LG光束,进一步设计了线性模式清洁器并对调制生成的LG光束过滤提纯,实验上获得LGo,l模的保真度达到91.5%,LG模式的纯度有了明显的提高。3.探究了高阶LG模式在连续变量空间多模纠缠态的产生以及相位测量中的应用。研究了利用二类非简并光学参量振荡器产生连续变量超纠缠态和四组份偏振纠缠态的原理以及高阶LG模式作为泵浦模式的潜在应用,研究了高阶LG模式应用于相位测量的原理。
[Abstract]:The higher-order Laguerre Gao Si (LG) beam has the characteristics of orbital angular momentum and annular intensity distribution. The LG beam has a helical phase structure propagating along the axis, and can carry more information. Gravitational wave detection, particle manipulation, optical tweezers, optical wrenches, optical communications and material processing have irreplaceable advantages, and have become a research hotspot in recent years. Therefore, the research on the generation of high-order LG beams with high quality is becoming more and more important. At present, the generation methods of high order LG beam mainly include liquid crystal spatial light modulator, spiral phase slice, cylindrical lens, holographic fork grating, optical diffractive element, etc. Among them, liquid crystal spatial light modulator has wide spatial bandwidth. Because of its high resolution and small pixel size, it can control each pixel in space dynamically and in real time, so it is often used to produce high-order Laguerre Gao Si beam with dynamic control. This paper deals with the generation of high order Laguerre Gao Si beams based on liquid crystal spatial light modulators. The main work is as follows: 1. Liquid crystal spatial light modulator generates high order LG beams. The purity of the generated high-order LG beams is calculated and simulated theoretically, and the phase graph of the higher-order LG mode is compiled based on Matlab. An optical system for producing high order LG beams has been set up experimentally, and LGo,5,LG1,5 and LG3,3 modes have been produced, the purity of which is 83.97 and 74.03and 54.98, respectively. The helical phase information .2. has been verified by interference. Optimization purification of High order LG Beams. The propagation characteristics of spiral LG beam and sinusoidal LG beam in linear mode cleaner and three-mirror mode cleaner are analyzed. It is proved that the three-mirror ring cavity can not output spiral LG beam. The linear mode cleaner is further designed and the LG beam generated by modulation is filtered and purified. The fidelity of the LGo,l mode is 91.5% and the purity of LG mode is improved obviously. 3. The application of high order LG mode to the generation of multimode entangled states in continuous variable space and the phase measurement are discussed. The principle of generating continuous variable overentangled states and four-component polarization entangled states using two kinds of nondegenerate optical parametric oscillators and the potential application of high-order LG mode as pump mode are studied. The principle of high-order LG mode applied to phase measurement is studied.
【学位授予单位】:山西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN761

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本文编号:2234851

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