光纤波导中矢量光场的数值模拟及产生
发布时间：2021-01-26 04:30
涡旋光束是指在光场中心具有孤立奇点的光束,通常为空间上的相位奇点或偏振奇点,因此光场的强度表现为中空的环形分布。对于携带相位奇点的涡旋光束,由于其具有螺旋前进的位相exp（ilφ）,且光束中的光子均携带轨道角动量ln,我们称其为轨道角动量（OAM）光束。由于其拓扑荷数l理论上可取任意整数,因此其在光通信以及量子信息等领域有巨大的发展潜力。对于携带偏振奇点的光束,由于其光束截面上的偏振分布呈柱对称的形式,因此我们称之为轴对称偏振光束,也叫柱矢量光（CVBs）,其中得到最广泛研究的的主要是角向偏振光和径向偏振光,这两种光束由于其特殊的偏振分布,在使用透镜聚焦时会呈现特殊的聚焦光斑,因此在表面等离子体激发、激光加工等领域有重要的应用价值。而这两种光束都具有环形的光场分布,因此在粒子操纵方面都有潜在的应用前景。之前的研究中,有很多的方法可以产生轨道角动量光和柱矢量光。对于轨道角动量光,主要可以由柱透镜组、螺旋位相片、空间光调制器产生;对于柱矢量光,主要可以由各向异性晶体、半波片组、亚波长光栅以及空间光调制器产生。相比于这些空间光器件,在光纤中产生轨道角动量光和柱矢量光具有更高的效率和更高的模式...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２径向偏振光和角向偏振光的光场及偏振分布??１??
?第一章绪论???ｆ?／?２?＼??＾ｌＪＴ＼?＾?２＾ｍ?＝０?（１＿１２）??Ｉ?ｗ（ｚ）Ｊ?＾?ｗ?（ｚ））??式（１．１１）决定里光场强度分布的零点个数及位置，当／?＝?〇时，光场的分布??沿角向没有变化，而式（１．１１）化简为／；＝〇，其根的个数为尸，即光场在径向变化??ｐ次，因此光场表现为中心亮斑而带有；Ｊ个暗环的结构。当／＊〇时，光场表现为??中心暗而带有Ｐ?＋?１个亮环的结构［５］。如图１．４所示几种不同的拉盖尔－高斯光束。??□?Ｍｌ??灣?ＢＨＨＩ?■?°??图１．４几种拉盖尔－高斯光束的光强分布（上）和相位分布（下），分别为、??ＺＧｎ?和?Ｚ／Ｇ２１??此外，方程（１．１．９）的解还有另外的形式满足旋转对称，通常称为贝塞尔－高??斯（Ｂｅｓｓｅｌ－Ｇａｕｓｓ）光：??ｕ（ｒ，ｚ）?＝?Ｅ０ＪＱ（—＾—＼?－＾－ｅｘｐ［－／＞（ｚ）］ｅｘｐ?ｉ－＾ｒ１?ｅｘｐ?（１．１３）??ｌ＾ｌ?＋?／ｚ／ｚ０Ｊ?ｗ｛ｚ）?Ｌ?ｗ」匕?２《（ｚ）」Ｌ?１?＋?ｚｚ／ｚ〇?Ｊ??其中／？为常数，以２）为Ｇｏｕｙ相移，＊７。为零阶贝塞尔函数。当々＝０时，式??（１．１．１３）化为基模高斯光。??对于像柱矢量光这样的，偏振空间非均匀分布的光束，需要考虑矢量??Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ?方程：??Ａｘ?Ａｘ?＾２￡?＝?〇?（１．１４）??在柱坐标系下，其解形式为：??４??
?第一章绪论???ＵＪＥＳｉ＾Ｊ??图１．５通过正交偏振的厄米－高斯光束可以合成径向偏振光和角向偏振光??１．１．２轨道角动量光束的光子轨道角动量??由于轨道角动量光束携带的大小为找的轨道角动量，当其照射到微粒上时，??可以将轨道角动量转移到微米以及亚微米量级的微粒上，使其旋转。而其这一特??性，直到１９９２年才被发现。电磁场的角动量密度为［６］：??Ｗ?＝?ｅ０ｒｘ＾Ｅ?ｘＢ?）?（１．２１）??其中１和５分别为光场的电场和磁场，其总角动量为??７?＝?＾〇ｐｘ（?Ｅ?ｘＢ?）ｄｒ＾Ｌ?ｘＳ?（１．２２）??其中ｚ和ｓ分别为轨道角动量和自旋角动量。在傍轴条件下，忽略电场矢量??和磁场矢量的二阶导数以及它们一阶导数的乘积，并且使用慢变振幅ｗ，电场和??磁场可简化为：??）＼?ｄ．２３）??Ｂ＾ｉｋ?ｕｅ＋－?—?ｅ．?ｅ￣，ｋｚ??Ｉ?？?ｋｄｙ?－ｊ??得到线动量密度：??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[2]旋光光纤ε’的测量[J]. 鲍振武,刘钊. 电子测量与仪器学报. 2002(03)
[3]旋光光纤的数值分析[J]. 鲍振武,张雅绮. 电子学报. 1997(09)
[4]旋光光纤的电磁场理论分析[J]. 鲍振武,黄礼丰. 电子学报. 1995(09)
博士论文
[1]飞秒激光微细加工电介质材料与微光器件制备研究[D]. 李玉华.华中科技大学 2007
本文编号：3000475
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：138 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２径向偏振光和角向偏振光的光场及偏振分布??１??
?第一章绪论???ｆ?／?２?＼??＾ｌＪＴ＼?＾?２＾ｍ?＝０?（１＿１２）??Ｉ?ｗ（ｚ）Ｊ?＾?ｗ?（ｚ））??式（１．１１）决定里光场强度分布的零点个数及位置，当／?＝?〇时，光场的分布??沿角向没有变化，而式（１．１１）化简为／；＝〇，其根的个数为尸，即光场在径向变化??ｐ次，因此光场表现为中心亮斑而带有；Ｊ个暗环的结构。当／＊〇时，光场表现为??中心暗而带有Ｐ?＋?１个亮环的结构［５］。如图１．４所示几种不同的拉盖尔－高斯光束。??□?Ｍｌ??灣?ＢＨＨＩ?■?°??图１．４几种拉盖尔－高斯光束的光强分布（上）和相位分布（下），分别为、??ＺＧｎ?和?Ｚ／Ｇ２１??此外，方程（１．１．９）的解还有另外的形式满足旋转对称，通常称为贝塞尔－高??斯（Ｂｅｓｓｅｌ－Ｇａｕｓｓ）光：??ｕ（ｒ，ｚ）?＝?Ｅ０ＪＱ（—＾—＼?－＾－ｅｘｐ［－／＞（ｚ）］ｅｘｐ?ｉ－＾ｒ１?ｅｘｐ?（１．１３）??ｌ＾ｌ?＋?／ｚ／ｚ０Ｊ?ｗ｛ｚ）?Ｌ?ｗ」匕?２《（ｚ）」Ｌ?１?＋?ｚｚ／ｚ〇?Ｊ??其中／？为常数，以２）为Ｇｏｕｙ相移，＊７。为零阶贝塞尔函数。当々＝０时，式??（１．１．１３）化为基模高斯光。??对于像柱矢量光这样的，偏振空间非均匀分布的光束，需要考虑矢量??Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ?方程：??Ａｘ?Ａｘ?＾２￡?＝?〇?（１．１４）??在柱坐标系下，其解形式为：??４??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Self-starting passively mode-locked all fiber laser based on carbon nanotubes with radially polarized emission[J]. Yong Zhou,Jian Lin,Xiaoqiang Zhang,Lixin Xu,Chun Gu,Biao Sun,Anting Wang,Qiwen Zhan. Photonics Research. 2016(06)
[2]旋光光纤ε’的测量[J]. 鲍振武,刘钊. 电子测量与仪器学报. 2002(03)
[3]旋光光纤的数值分析[J]. 鲍振武,张雅绮. 电子学报. 1997(09)
[4]旋光光纤的电磁场理论分析[J]. 鲍振武,黄礼丰. 电子学报. 1995(09)
博士论文
[1]飞秒激光微细加工电介质材料与微光器件制备研究[D]. 李玉华.华中科技大学 2007
本文编号：3000475
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3000475.html
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