軌道角動量模式和其他模式類似,都可以應(yīng)用在空間光通信、光纖通信系統(tǒng)、量子信息和光纖傳感等多個領(lǐng)域中。理論上,不同的軌道角動量模式相互正交不兼并,在傳輸中互不干擾,因此軌道角動量模式具有巨大的應(yīng)用潛力。隨著軌道角動量模式越來越廣泛的應(yīng)用,軌道角動量模式的產(chǎn)生方法成為人們研究的熱點(diǎn)。目前,已有的軌道角動量模式產(chǎn)生方法都難以靈活高效的產(chǎn)生所需模式,因此能夠直接輸出軌道角動量模式的激光器應(yīng)需而生。本文在已有的軌道角動量模式激光器方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),利用多模式相位板實(shí)現(xiàn)了基模和任一軌道角動量模式的同時激勵,并提出了一個可以按需產(chǎn)生任意軌道角動量模式的光纖激光器的方案,該方案可以靈活高效的實(shí)現(xiàn)任意軌道角動量模式的輸出,具有結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)和主要工作如下:1.提出了同時實(shí)現(xiàn)基模和軌道角動量模式激勵的多模式相位板根據(jù)空間光路的模式轉(zhuǎn)換理論,將初始光場和目標(biāo)光場的相位按照一定的公式進(jìn)行疊加,同時引入閃耀光柵,產(chǎn)生了多模式相位板。這種相位板可以同時實(shí)現(xiàn)基模的循環(huán)振蕩和高階模式的直接輸出,在空間光調(diào)制器上加載這種多模式相位板,就可以對初始光場進(jìn)行調(diào)制,得到目標(biāo)模式。2.提出了基于單個空間光調(diào)制器和多模式相位板的任意軌道角動量模式的光纖激光器本文搭建出一個能夠產(chǎn)生任意軌道角動量模式的光纖激光器,并利用多模式相位板的調(diào)制作用,實(shí)現(xiàn)了基模的循環(huán)振蕩和高階模式的直接輸出。首先利用軟件對方案進(jìn)行模擬仿真,確認(rèn)方案的可行性,隨后利用實(shí)驗(yàn)器材搭建出包括增益介質(zhì)、激勵源和環(huán)形諧振腔的任意軌道角動量模式光纖激光器的實(shí)驗(yàn)平臺,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析。本文應(yīng)用十米長的單模摻鉺光纖作為激光器的增益介質(zhì),對980 nm波段的泵浦光源進(jìn)行增益放大。利用空間光調(diào)制器加載的多模式相位板作為模式控制器,實(shí)時高效的實(shí)現(xiàn)高階模式的激勵輸出及基模的循環(huán)振蕩。通過調(diào)節(jié)半波片和偏振片的不同角度,實(shí)現(xiàn)激光器輸出功率的可調(diào)諧。通過改變空間光調(diào)制器上加載的不同多模式相位板,靈活的實(shí)現(xiàn)了任意軌道角動量模式的輸出,不需要對實(shí)驗(yàn)器件進(jìn)行任何的調(diào)節(jié)和改變。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN248
【部分圖文】：

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文???的結(jié)構(gòu)。拉錐后的新光纖以原有的三根單模光纖融合在一起的結(jié)構(gòu)為纖芯，套??管為包層，因此光子燈籠的輸出端就可以等效于…根少模光纖。三根初始的單模??光纖由于直徑不同，所能傳輸?shù)哪Ｊ揭膊槐M相同。當(dāng)三根不同的單模光纖分別打??入基模時，經(jīng)過整個光子燈籠結(jié)構(gòu)的衍化作用，輸出的模式會變成三個不同的高??階模式，實(shí)現(xiàn)了選擇性的模式激勵。利用這種方法進(jìn)行模式激勵具有簡單明了的??優(yōu)點(diǎn)，但是光子燈籠的制作工藝復(fù)雜，成本較高。??２）基于模式轉(zhuǎn)換器的模式激勵??常見的模式轉(zhuǎn)換器大多基于計算機(jī)生成的相位全息圖或者可編程控制的空??間光調(diào)制器｜３５，３６１，應(yīng)用模式轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理圖如下：??

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文綜上所述，拉蓋爾－高斯光束的典型特征是它的光場中存在相位不確定且光幅為零的Ａ１、１：，這擇點(diǎn)稱為相位奇點(diǎn)（ｐｈａｓｅ?ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ）［氣圍繞著相位奇點(diǎn)束具有螺旋的波前相位結(jié)構(gòu)，這種光束在聚焦后形成一個圓環(huán)而不是實(shí)心圓

螺旋波陣面?１?ｍ??圖２－２具有ＯＡＭ的光束的波陣面、橫截面光強(qiáng)、和相位分布??由右上圖具有ＯＡＭ的光束的光強(qiáng)橫截面圖可發(fā)現(xiàn)，圖案中間的光波振幅值??為零，這對應(yīng)著相位奇點(diǎn)的位置。由于拉蓋爾－高斯光束的光場表達(dá)式中具有方??位角相位項(xiàng)ｅｘＰ（／／而，所以拉蓋爾－高斯光束具有確定的軌道角動量，即具有螺旋??的相位波前結(jié)構(gòu)。Ａ繞光柬傳播方向旋轉(zhuǎn)？周時，光束對應(yīng)的波陣面的相位值就??改變了?２／７１，在傳播杣上，＇ｌｌ現(xiàn)丫＋丨丨位奇異。同吋由于螺旋相位的中心處存在干涉??相消，因此閣中光柬橫截面中心處的光強(qiáng)為零。這也是ＯＡＭ模式的光斑是一個??類似圓環(huán)的圖案
【參考文獻(xiàn)】

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1 崔學(xué)才;連校許;呂百達(dá);;高斯渦旋光束的傍軸度[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年05期

2 李陽月;陳子陽;劉輝;蒲繼雄;;渦旋光束的產(chǎn)生與干涉[J];物理學(xué)報;2010年03期

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1 閆李;模分復(fù)用系統(tǒng)解復(fù)用技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 蘭名榮;模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)中模式控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

本文編號：2835148