基于超构表面的圆对称结构光场调控及全光信息处理研究
发布时间：2023-02-19 16:59
圆对称结构光因其独特的场分布及光学特性使其在多个研究领域被广泛关注,例如光镊、粒子操控、光学成像、超分辨、量子信息等。特别是在光通信领域,因其携带的空间模式具有无穷的正交区间,可将不同的数据序列加载到不同的模式信道,实现空间模式复用通信。由于圆对称结构光所携带的模式主要通过空间相位和偏振调控来实现,利用相位型或者偏振型调制器件即可实现圆对称结构光模式的复用及解复用。此外,圆对称结构光模式的变换只需要通过空间相位和偏振调控来进行,有望设计无源光器件来实现不同模式信号间的全光灵活处理。作为新的信息复用维度,圆对称结构光模式可用于容量密度提升以及全光信息处理,实现全光互联以及全光网络。目前在单一圆对称结构光模式的产生及检测等基础研究方面已有大量的工作被报道。在实际应用中,为了提高系统的兼容性及灵活性,往往需要利用单个系统实现多种光束的灵活产生及检测。如何实现多种圆对称结构光束的联合产生、调控及检测是圆对称结构光走向实际应用必须解决的关键问题。在光互联应用中,空间模式复用及全光模式信息处理的核心在于模式的耦合和分离以及模式变换。然而,现有的圆对称结构光模式复用及解复用器件无法同时满足尺寸小、高...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 发展历史和研究现状
1.2.1 圆对称结构光的发展历史和研究现状
1.2.2 基于超构表面的圆对称结构光调控研究现状
1.2.3 圆对称结构光通信及全光信息处理的研究现状
1.3 本论文主要研究内容与基本框架
第2章 圆对称结构光场的基本理论、调控机理及器件实现方式
2.1 圆对称结构光场的数学描述
2.1.1 涡旋光的数学描述
2.1.2 柱矢量光的数学描述
2.1.3 柱矢量涡旋光的数学描述
2.2 任意相位延迟的Q-plate及 J-plate调控机理
2.2.1 任意相位延迟的Q-plate调控机理
2.2.2 任意相位延迟的J-plate调控机理
2.3 超构表面器件的实现方式
2.3.1 超构表面的设计原理
2.3.2 超构表面的制备技术
2.4 小结
第3章 基于超构表面Q-plate的圆对称结构光场产生及调控
3.1 圆对称结构光场的产生
3.1.1 涡旋光的产生
3.1.2 柱矢量光的产生
3.1.3 柱矢量涡旋光的产生
3.2 基于超构表面Q-plate的圆对称结构光场产生及转换
3.2.1 基于超构表面Q-plate的涡旋光产生
3.2.2 基于超构表面Q-plate的柱矢量光产生
3.2.3 基于级联超构表面Q-plate的柱矢量涡旋光产生
3.2.4 圆对称结构光间的转换
3.3 基于双层超构表面Q-plate的圆对称结构光场调控
3.3.1 原理和方法
3.3.2 实验结果与数据分析
3.4 小结
第4章 基于正交偏振分离的圆对称结构光场检测
4.1 圆对称结构光场的检测
4.1.1 涡旋光的OAM模式识别
4.1.2 柱矢量光及柱矢量涡旋光的检测
4.2 基于正交线偏分离的圆对称结构光束检测
4.2.1 原理和方法
4.2.2 实验结果与数据分析
4.3 基于正交圆偏分离的圆对称结构光束检测
4.3.1 原理和方法
4.3.2 实验结果与数据分析
4.4 小结
第5章 基于超构表面的圆对称结构光模式复用及解复用
5.1 圆对称结构光的模式复用及解复用
5.1.1 OAM模式复用及解复用
5.1.2 矢量模式复用及解复用
5.2 基于P-B相位超构表面达曼涡旋光栅的OAM模式复用及解复用
5.2.1 原理和方法
5.2.2 实验结果与数据分析
5.2.3 超构表面的制备
5.3 基于复合相位超构表面矢量达曼涡旋光栅的矢量模式复用及解复用
5.3.1 原理和方法
5.3.2 仿真结果与数据分析
5.4 小结
第6章 基于超构表面的圆对称结构光全光信息处理
6.1 原理和方法
6.1.1 圆对称结构光束和介质型超构表面Q-plate
6.1.2 介质型超构表面Q-plate的设计和制备
6.2 圆对称结构光复用通信
6.3 OAM模式复用的全光信息处理
6.3.1 2×2OAM模式信道间的数据交换
6.3.2 OAM模式信道还原或上/下转换
6.4 矢量模式复用的全光信息处理
6.4.1 2×2矢量模式信道间的数据交换
6.4.2 矢量模式信道还原或上/下转换
6.5 小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩委员会决议书
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
本文编号：3746606
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 发展历史和研究现状
1.2.1 圆对称结构光的发展历史和研究现状
1.2.2 基于超构表面的圆对称结构光调控研究现状
1.2.3 圆对称结构光通信及全光信息处理的研究现状
1.3 本论文主要研究内容与基本框架
第2章 圆对称结构光场的基本理论、调控机理及器件实现方式
2.1 圆对称结构光场的数学描述
2.1.1 涡旋光的数学描述
2.1.2 柱矢量光的数学描述
2.1.3 柱矢量涡旋光的数学描述
2.2 任意相位延迟的Q-plate及 J-plate调控机理
2.2.1 任意相位延迟的Q-plate调控机理
2.2.2 任意相位延迟的J-plate调控机理
2.3 超构表面器件的实现方式
2.3.1 超构表面的设计原理
2.3.2 超构表面的制备技术
2.4 小结
第3章 基于超构表面Q-plate的圆对称结构光场产生及调控
3.1 圆对称结构光场的产生
3.1.1 涡旋光的产生
3.1.2 柱矢量光的产生
3.1.3 柱矢量涡旋光的产生
3.2 基于超构表面Q-plate的圆对称结构光场产生及转换
3.2.1 基于超构表面Q-plate的涡旋光产生
3.2.2 基于超构表面Q-plate的柱矢量光产生
3.2.3 基于级联超构表面Q-plate的柱矢量涡旋光产生
3.2.4 圆对称结构光间的转换
3.3 基于双层超构表面Q-plate的圆对称结构光场调控
3.3.1 原理和方法
3.3.2 实验结果与数据分析
3.4 小结
第4章 基于正交偏振分离的圆对称结构光场检测
4.1 圆对称结构光场的检测
4.1.1 涡旋光的OAM模式识别
4.1.2 柱矢量光及柱矢量涡旋光的检测
4.2 基于正交线偏分离的圆对称结构光束检测
4.2.1 原理和方法
4.2.2 实验结果与数据分析
4.3 基于正交圆偏分离的圆对称结构光束检测
4.3.1 原理和方法
4.3.2 实验结果与数据分析
4.4 小结
第5章 基于超构表面的圆对称结构光模式复用及解复用
5.1 圆对称结构光的模式复用及解复用
5.1.1 OAM模式复用及解复用
5.1.2 矢量模式复用及解复用
5.2 基于P-B相位超构表面达曼涡旋光栅的OAM模式复用及解复用
5.2.1 原理和方法
5.2.2 实验结果与数据分析
5.2.3 超构表面的制备
5.3 基于复合相位超构表面矢量达曼涡旋光栅的矢量模式复用及解复用
5.3.1 原理和方法
5.3.2 仿真结果与数据分析
5.4 小结
第6章 基于超构表面的圆对称结构光全光信息处理
6.1 原理和方法
6.1.1 圆对称结构光束和介质型超构表面Q-plate
6.1.2 介质型超构表面Q-plate的设计和制备
6.2 圆对称结构光复用通信
6.3 OAM模式复用的全光信息处理
6.3.1 2×2OAM模式信道间的数据交换
6.3.2 OAM模式信道还原或上/下转换
6.4 矢量模式复用的全光信息处理
6.4.1 2×2矢量模式信道间的数据交换
6.4.2 矢量模式信道还原或上/下转换
6.5 小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
指导教师对研究生学位论文的学术评语
答辩委员会决议书
致谢
攻读博士学位期间的研究成果
本文编号：3746606
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3746606.html
