基于超表面涡旋的产生、调制和传输特性研究
发布时间：2021-12-24 10:12
具有螺旋相位波前的涡旋光束因携带轨道角动量为光场调控提供了更多的自由度,因此在光学通信、光学微操控和信息编码等方面有着广阔的应用。光学涡旋的产生常借助于螺旋相位板、光栅和光纤等传统光学元件,通过光波在传播过程中吸收、旋光或色散效应的累积来实现。近年来,超表面光学元件以其紧凑超薄的结构和相比传统的光学元件更易于光学集成的优势引起广泛关注。超表面可通过超薄纳米结构与光的相互作用使透射场产生突变相位来操控光波,它为构建各种超薄光学器件和推进平面光子学的发展提供了关键技术,也为光学涡旋的产生提供了新的思路。因此基于超表面和纳米结构开展光学涡旋及其传输特性的研究具有重要的意义。本论文以光学超表面为基础,基于纳米结构引起的突变相位开展波前调控的研究,通过设计超表面结构实现了光学涡旋的产生、调制和传输特性的研究。论文的创新性工作包括如下几个方面:一是设计了无偏振依赖的光学涡旋发生器,二是设计了空间复用的聚焦透镜和聚焦涡旋透镜,三是基于螺旋缝产生了可变拓扑荷的光学涡旋。基于超表面的涡旋发生器具有结构简单和功能灵活可控的优势,为拓展涡旋光束的应用产生了重要影响。论文的具体内容安排如下:第一章是论文的绪论...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米天线阵列与异常折射示意图
的新光学现象提供了新的方法。2012 年 Ming K 等人[55]提出了一种由相同类型的各向异性孔径天线的集合构超材料，如图 1.2(a)所示，他们通过孔径天线的旋转将入射的圆偏振光转化为振态，并且携带相位进而实现了光束聚焦。依据交叉偏振光携带的相位与天线，将不同位置处的纳米天线按照下列关系旋转， 22ππ()ffxx (由此形成抛物面型的相位轮廓可使入射光在距离超表面 f 处聚焦，如图 1.2 所，图 1.2(b)-(f)和(g)-(k)表示在左旋和右旋圆偏振光照明下电场传输、相位和光理论和数值模拟结果。从图 1.2(b)和 1.2(c)可以看出，光通过超表面后分别形”和“凹”型的波面，因此该结构只有在左旋圆偏振光照明下才能形成聚焦。拟的电场相位和光强分布也呈现了光束聚焦的偏振依赖性。
旋及其传统的产生方法旋是指具有螺旋相位波前和环形强度横截面的光场，它具有相en L 等人发现之后，光学涡旋的产生及其应用研究已成为光学领旋光束相对于光束传输轴具有对称的环形强度分布，光强分布的光场有 exp(ilθ)的螺旋相位，其中θ是角坐标，整数 l 为拓扑荷)数[59]。涡旋光束的每个光子携带 l 的轨道角动量(OAM)，这里 1.3 给出了这种光束的螺旋相位波前，TC 的阶数和涡旋的手性号。由于光学涡旋携带 OAM，它在光学镊子和扳手[64,65]、光学[67]、量子信息处理[68, 69]和光学俘获[70-72]等方面有着广泛的应用前生和调控及其应用的研究引起了诸多关注。目前已经提出了多种例如计算机全息法[73-75]、螺旋相位板法[76, 77]、液晶空间光调制器式转换法[82,83]等。下面主要介绍三种常见的产生光学涡旋的方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]Conversion between polarization states based on a metasurface[J]. SHUYUN TENG,QI ZHANG,HAN WANG,LIXIA LIU,HAORAN LV. Photonics Research. 2019(03)
[2]偏振光的矩阵描述[J]. 洪方泰. 台州师专学报. 1995(06)
[3]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
本文编号：3550295
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米天线阵列与异常折射示意图
的新光学现象提供了新的方法。2012 年 Ming K 等人[55]提出了一种由相同类型的各向异性孔径天线的集合构超材料，如图 1.2(a)所示，他们通过孔径天线的旋转将入射的圆偏振光转化为振态，并且携带相位进而实现了光束聚焦。依据交叉偏振光携带的相位与天线，将不同位置处的纳米天线按照下列关系旋转， 22ππ()ffxx (由此形成抛物面型的相位轮廓可使入射光在距离超表面 f 处聚焦，如图 1.2 所，图 1.2(b)-(f)和(g)-(k)表示在左旋和右旋圆偏振光照明下电场传输、相位和光理论和数值模拟结果。从图 1.2(b)和 1.2(c)可以看出，光通过超表面后分别形”和“凹”型的波面，因此该结构只有在左旋圆偏振光照明下才能形成聚焦。拟的电场相位和光强分布也呈现了光束聚焦的偏振依赖性。
旋及其传统的产生方法旋是指具有螺旋相位波前和环形强度横截面的光场，它具有相en L 等人发现之后，光学涡旋的产生及其应用研究已成为光学领旋光束相对于光束传输轴具有对称的环形强度分布，光强分布的光场有 exp(ilθ)的螺旋相位，其中θ是角坐标，整数 l 为拓扑荷)数[59]。涡旋光束的每个光子携带 l 的轨道角动量(OAM)，这里 1.3 给出了这种光束的螺旋相位波前，TC 的阶数和涡旋的手性号。由于光学涡旋携带 OAM，它在光学镊子和扳手[64,65]、光学[67]、量子信息处理[68, 69]和光学俘获[70-72]等方面有着广泛的应用前生和调控及其应用的研究引起了诸多关注。目前已经提出了多种例如计算机全息法[73-75]、螺旋相位板法[76, 77]、液晶空间光调制器式转换法[82,83]等。下面主要介绍三种常见的产生光学涡旋的方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]Conversion between polarization states based on a metasurface[J]. SHUYUN TENG,QI ZHANG,HAN WANG,LIXIA LIU,HAORAN LV. Photonics Research. 2019(03)
[2]偏振光的矩阵描述[J]. 洪方泰. 台州师专学报. 1995(06)
[3]偏振器件的琼斯矩阵[J]. 梁铨廷. 光学仪器. 1988(04)
本文编号：3550295
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