利用光纤产生涡旋光束的理论与实验研究

发布时间：2020-03-20 14:11

【摘要】：涡旋光携带轨道角动量,在涡旋光复用通信、粒子捕获、编码与解码方面有着重要的应用前景。相比于结构性器件产生涡漩光,利用光纤产生涡旋光在提高涡旋光通信系统的性能,降低涡旋光通信系统的成本,简化涡旋光通信系统的结构方面有很大的优势。本文主要研究光纤产生涡旋光的影响因素、利用少模光纤产生涡旋光束以及涡旋光束的相位检测。具体的工作如下:1、分析了光纤产生涡旋光的影响因素。数值计算了入射光波长、内外折射率差、光纤纤芯半径、入射光纤的角度和离轴入射光纤对利用光纤产生涡旋光束模式变化的影响,为利用光纤产生涡旋光束的参数选取提供了理论依据。2、利用少模光纤产生涡旋光束。少模光纤是一种只存在基模和低阶模式的光纤,结合光纤中的耦合模理论和利用光纤产生涡旋光的原理,分析了入射角度对少模光纤中一阶模式激发效率的影响,实验验证了利用少模光纤可以产生一阶涡旋光。利用少模光纤产生涡旋光为光纤产生涡旋光提供了一种简单、低成本的方法。3、涡旋光束的相位检测。主要从实验的角度比较分析了涡旋光束波前检测的两种方法:干涉法与衍射法,得出要确定拓扑荷数的大小与正负,可以选择的检测方法为身干涉、三角形衍射和双缝涉。采用三角形衍射法检测利用少模光纤产生的涡旋光的拓扑荷数。经三角形衍射实验表明,少模光纤产生的涡旋光束拓扑荷数l=+1。研究结果表明:利用光纤产生涡旋光与光纤的纤芯半径、内外折射率差、入射波长、入射角度和离轴偏移有关;少模光纤能够产生一阶的矢量模式,在经过矢量模式的叠加之后,少模光纤中一阶矢量模式转换成具有螺旋相位波前的一阶涡旋光束:光纤中产生的涡旋光束,在经过三角形衍射时,与拉盖尔-高斯光束有相似的特性,从三角形衍射图样中可以得出,少模光纤产生的涡旋光束拓扑荷数l=+1。
【图文】：

ikzi uik u ek y B y z 0 E B实部的时间平均值为【17】： 2* * 0* *02i u u u u k u B E B 能流密度只与式(2.8)中第三项相关，因此，20zw c c u)，化简可得单位长度上的光子能流密度为【 2 2 22 21Rrz lu u uc z zkr r Φ z ，2u 是 u ( r , , z)的平方。2c 表示玻印亭矢上的Φ分量产生轨道角动量，z 分量与传播方

图 2-8 光子晶体光纤结构【61】Fig. 2-8 Photonic crystal fiber structure的长度 L 2 /a，a 是光子晶体光。在扭曲的包层中，空间的分布结光纤中拓扑荷数与有效折射率smn 22sm smn a n a l 计不同的光子晶体光纤，产生不同功率损耗小的涡旋光束，但是由仿真阶段。利用光子晶体是未来与轨道角动量的基本理论，，从角动角动量的原理，接着列举了几种
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.1

【参考文献】

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本文编号：2591888