矢量涡旋光束表面等离激元器件的研究

发布时间：2021-05-18 04:04

　　涡旋光束和柱状矢量光束具有随空间变化的波前相位分布和偏振分布,这些特性使得它们在光通信、量子纠缠、光镊子、显微技术、激光加工等领域具有巨大的应用前景。传统的涡旋光束/矢量光束生成和检测手段往往需要大量体光学元件,复杂的光学系统限制了它们的应用。表面等离激元可以将电磁波限制在亚波长的尺度上,这种在纳米尺度操纵光波的能力使得表面等离子体器件成为光电、生物、化学等领域的研究热点。本论文主要针对表面等离激元的耦合和传输特性,研究片上矢量涡旋光束的检测或生成,探索对矢量光束进行操纵的表面等离子体器件的设计及应用。本论文的主要研究成果和创新点如下:1.基于表面等离激元的干涉现象,提出了一种同时探测矢量涡旋光束自旋和轨道角动量的表面等离子体器件设计方案。已有的研究对矢量涡旋光束自旋和轨道角动量同时探测的讨论十分有限。本论文所提出的结构可以区分通信波段上拓扑电荷数|l|<3的矢量涡旋光束和标量涡旋光束。该结构适用于整数阶和非整数阶轨道角动量光束的探测,拓扑电荷数可以根据干涉图样特征条纹位置直接读出。此外,该结构还具有非破坏性探测、设计灵活、较大的制造公差容忍度等优点。2.借鉴体光学器件波带片的原... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 矢量涡旋光束与高速光网络
        1.1.2 矢量涡旋光束与量子纠缠
        1.1.3 矢量光束和涡旋光束的其他应用
    1.2 矢量光束和涡旋光束生成与检测的研究现状
    1.3 微纳光器件生成涡旋光束和矢量光束的研究现状
        1.3.1 基于Metasurface的涡旋光束和矢量光束生成
        1.3.2 基于波导结构的涡旋光束和矢量光束生成
        1.3.3 等离子体漩涡的生成与应用
    1.4 微纳光器件检测涡旋光束的研究现状
    1.5 本论文的结构安排
2 表面等离激元与涡旋光束理论基础
    2.1 表面等离激元理论基础
    2.2 涡旋光束理论基础
        2.2.1 光的轨道角动量
        2.2.2 标量涡旋光束
        2.2.3 矢量涡旋光束
3 矢量涡旋光束近场探测器件的研究
    3.1 引言
    3.2 基于表面等离激元干涉的矢量涡旋光束检测器件
        3.2.1 总体结构设计
        3.2.2 轨道角动量检测与平行缝隙设计
        3.2.3 自旋角动量检测与V型缝隙设计
        3.2.4 讨论与分析
    3.3 基于SPP平面内波带片的涡旋光束检测器件
        3.3.1 基础结构设计
        3.3.2 讨论与分析
        3.3.3 结构改进及讨论
    3.4 小结
4 基于表面等离激元平面内全反射的角向偏振光束近场汇聚器件的研究
    4.1 引言
    4.2 非对称金属三层波导与SPP平面内全反射
    4.3 角向偏振光束近场汇聚
    4.4 径向偏振分量与角向偏振分量同时汇聚的研究
    4.5 基于平面内全反射角向偏振光束透镜的折射率传感器
    4.6 小结
5 混合阶庞加莱球上任意态光束生成的研究
    5.1 引言
    5.2 高阶庞加莱球和混合阶庞加莱球
    5.3 生成混合阶庞加莱球上任意态光束的METASURFACE设计
    5.4 结果与讨论
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 下一步拟进行的工作
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]100G WDM传输系统的关键技术运用与分析[J]. 郭大林.  信息通信. 2015(11)
[2]全光控制产生任意矢量光束[J]. 刘国威,杨艳芳,何英,郑晓,罗祝裕.  光学学报. 2015(05)
[3]光纤通信系统中DWDM技术的近期发展[J]. 黄瑞.  中国管理信息化. 2014(08)
[4]100G WDM技术发展及应用策略研究[J]. 陈晓娇,张红,尹祖新.  邮电设计技术. 2013(11)
[5]100G WDM/OTN技术及工程设计研究[J]. 赵小强,王迎春,李勇.  邮电设计技术. 2013(05)
[6]OTDM（光时分复用）技术的现状和展望[J]. 李锐,李洪祚,高晓来.  长春师范学院学报(自然科学版). 2008(12)



本文编号：3193078