利用少模光纤产生涡旋光的实验

发布时间：2019-10-13 03:14

【摘要】：利用光纤产生涡旋光对提高轨道角动量通信系统的性能、降低轨道角动量通信系统的成本等方面有重要的应用价值。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涡旋光的产生原理,仿真分析了入射角度对少模光纤中一阶模式激发效率的影响,实验在少模光纤中产生了一阶模式TM01、TE01和HEeven21,并将一阶矢量光束HEeven21与HEodd21模式叠加产生涡旋光。偏振检测和三角形衍射实验表明,少模光纤产生的涡旋光是圆偏振光,拓扑荷数l=1。利用少模光纤可为实验中涡旋光的产生提供一种简单、低成本的方法。
【图文】：

中国激光θ＝ｌ１２（ω２ｓ＋ｒ２０）／（Ｋ０ｎωｓｒ０）。（１１）３实验研究依据光纤中涡旋光的产生原理［２０－２１］，设计了图３所示的实验方案。实验采用波长为６３２．８ｎｍ的氦－氖（Ｈｅ－Ｎｅ）激光器，光束经过偏振片（Ｐ）由无偏光转换为线偏振光。聚焦透镜将线偏振光束耦合进偏振控制器中的保偏光纤（ＰＭＦ）中。通过调整偏振控制器的旋钮挤压保偏光纤，从而可改变光的偏振状态。将保偏光纤出射的光束以一定的入射角度耦合进少模光纤中。少模光纤的实验参数为：ｎ１＝１．４６２８，ｎ２＝１．４６７７，光纤长度为１ｍ，纤芯直径为５．３μｍ，波长为９８０ｎｍ下的模场直径为（５．９±０．３）μｍ。少模光纤的归一化频率Ｖ＝３．５９１，在６３２．８ｎｍ的波长条件下支持ＨＥ１１，ＴＥ０１，，ＴＭ０１和ＨＥ２１模式的传输。少模光纤出射的光经过分束镜（ＢＳ）分成两束，一束经过偏振片入射至ＣＣＤ上以进行偏振光斑检测；另外一束光经过扩束准直系统，再经过一个λ／４波片（ＱＷＰ），最后入射在一个刻有三角形孔的菲林波片上。通过在ＣＣＤ上观察衍射光斑，可检测得到光的波前螺旋相位。图３实验装置图Ｆｉｇ．３Ｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．１光纤中涡旋光的产生实验由（１１）式可以得出，ＨＩ１０６０型少模光纤在入射角度为２．８９５°时一阶涡旋光的激发效率最大，为１８．３９％。实验中，先调整偏振控制器，使入射光的偏振态分别变为线偏振、椭圆偏振和圆偏振。由光纤中光拍长与光

中国激光θ＝ｌ１２（ω２ｓ＋ｒ２０）／（Ｋ０ｎωｓｒ０）。（１１）３实验研究依据光纤中涡旋光的产生原理［２０－２１］，设计了图３所示的实验方案。实验采用波长为６３２．８ｎｍ的氦－氖（Ｈｅ－Ｎｅ）激光器，光束经过偏振片（Ｐ）由无偏光转换为线偏振光。聚焦透镜将线偏振光束耦合进偏振控制器中的保偏光纤（ＰＭＦ）中。通过调整偏振控制器的旋钮挤压保偏光纤，从而可改变光的偏振状态。将保偏光纤出射的光束以一定的入射角度耦合进少模光纤中。少模光纤的实验参数为：ｎ１＝１．４６２８，ｎ２＝１．４６７７，光纤长度为１ｍ，纤芯直径为５．３μｍ，波长为９８０ｎｍ下的模场直径为（５．９±０．３）μｍ。少模光纤的归一化频率Ｖ＝３．５９１，在６３２．８ｎｍ的波长条件下支持ＨＥ１１，ＴＥ０１，ＴＭ０１和ＨＥ２１模式的传输。少模光纤出射的光经过分束镜（ＢＳ）分成两束，一束经过偏振片入射至ＣＣＤ上以进行偏振光斑检测；另外一束光经过扩束准直系统，再经过一个λ／４波片（ＱＷＰ），最后入射在一个刻有三角形孔的菲林波片上。通过在ＣＣＤ上观察衍射光斑，可检测得到光的波前螺旋相位。图３实验装置图Ｆｉｇ．３Ｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｅｔｕｐ３．１光纤中涡旋光的产生实验由（１１）式可以得出，ＨＩ１０６０型少模光纤在入射角度为２．８９５°时一阶涡旋光的激发效率最大，为１８．３９％。实验中，先调整偏振控制器，使入射光的偏振态分别变为线偏振、椭圆偏振和圆偏振。由光纤中光拍长与光
【作者单位】： 西安理工大学自动化与信息工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(61377080,60977054) 陕西省重点产业链项目(2017ZDCXL-GY-06-01)
【分类号】：TN929.1


本文编号：2548438