涡旋光场的高速调控及检测研究

发布时间：2023-10-02 01:06

　　涡旋光场是具有螺旋相位波前的一种特殊结构光场。由于螺旋相位的存在,在涡旋光场的中心会产生相位奇点,在相位奇点处光束的相位和场强都为0。同时,光束的螺旋相位也会使光束绕着中心轴线旋转从而产生动量,光束的光子因此也具有了轨道角动量(OAM)。由于这些独特的物理性质,涡旋光场在光学微操控、光学测量、量子态操控、光通信等方面都有重要的研究价值。尤其在光通信方面,因为OAM可以提供一个新的信息调制维度,因此涡旋光场在提升通信容量和频谱效率方面具有巨大的潜能。涡旋光场的高速调控与检测,是涡旋光场应用中的关键技术。比如,在光通信中,信息数据被编码为不同的OAM态,通过涡旋光场的高速调控和检测,可以实现高速的OAM通信,提升通信容量。但对于现有的涡旋光场产生和检测方法,由于其产生设备或方法的原因,涡旋光场的调控速率较低且检测效率低下,限制了涡旋光场在相关应用中的发展。针对涡旋光场调控和检测速率低的问题,本文提出了新型的涡旋光场调控和检测方法,可以实现高速率、高效率的涡旋光场调控和检测,填补了当前研究领域的空白,主要工作和成果如下:1.提出一种基于光束合成的涡旋光场生成及高速调控方法,根据光束合成原理,...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展状况
        1.2.1 涡旋光场调控方面
        1.2.2 涡旋光场检测方面
    1.3 主要研究内容及论文结构
第2章 涡旋光场的基本性质
    2.1 涡旋光场的光场分布
    2.2 涡旋光场的产生与检测
        2.2.1 涡旋光场的产生方法及原理
        2.2.2 涡旋光场的检测方法及原理
    2.3 涡旋光场的传输
        2.3.1 大气湍流模型
        2.3.2 涡旋光场在大气湍流中传输
    2.4 涡旋光场的分解
        2.4.1 光束的螺旋分解
        2.4.2 在特定传输环境下的涡旋光场螺旋谱分解
    2.5 本章小结
第3章 基于光束合成的涡旋光场高速调控
    3.1 基于光束合成的涡旋光场调控原理
        3.1.1 基于光束合成的涡旋光场生成原理
        3.1.2 基于光束合成的涡旋光场调控原理
    3.2 基于光束合成的涡旋光场调控性能研究
        3.2.1 光束合成参数对涡旋光场合成质量影响
        3.2.2 涡旋光场的快速调控
    3.3 本章小结
第4章 基于直接检测的涡旋光场高速检测
    4.1 基于直接检测的涡旋光场检测原理
    4.2 基于直接检测的涡旋光场检测性能研究
        4.2.1 大气湍流对检测性能的影响
        4.2.2 对准偏差对检测性能的影响
    4.3 本章小结
第5章 高速OAM键控通信
    5.1 OAM通信简介
    5.2 高速OAM键控通信系统
    5.3 合成相位噪声对系统性能的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3849794