【摘要】：近幾十年,移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展,從2G到目前的4G,通信速率成幾百倍的增長(zhǎng),當(dāng)前社會(huì)信息化程度還在不斷提升,對(duì)通信容量的需求還在與日俱增,為此,如何提高通信容量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。由于渦旋光束是具有螺線形相位分布的光束,其表達(dá)式中帶有相位因子exp(ilθ),光束中的每個(gè)光子攜帶lη的軌道角動(dòng)量,其中l(wèi)稱為拓?fù)浜蓴?shù),渦旋光束提供了除幅度、頻率、相位外的一個(gè)新的自由度,即軌道角動(dòng)量,而且渦旋光束的軌道角動(dòng)量數(shù)在理論上是無限多的,因此將其用于光通信可以大幅提高通信容量。本論文重點(diǎn)對(duì)渦旋光束的產(chǎn)生、測(cè)量及在光通信的應(yīng)用做了理論和實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下:首先,理論分析了渦旋光束的角動(dòng)量,介紹了四種常見渦旋光束類型,同時(shí)論述了渦旋光束的幾種典型應(yīng)用。其次,介紹了螺旋相位板法產(chǎn)生渦旋光束的原理、實(shí)驗(yàn)裝置的搭建以及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不同拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束,并使用mathcad數(shù)學(xué)仿真軟件對(duì)相應(yīng)拓?fù)浜蓴?shù)的渦旋光束進(jìn)行模擬,同時(shí)詳細(xì)分析了叉形全息圖的生成原理并進(jìn)行仿真。再次,從理論和實(shí)驗(yàn)兩部分研究了傾斜球面透鏡測(cè)量法測(cè)量渦旋光束的拓?fù)浜蓴?shù)。最后,理論分析了渦旋光束的復(fù)用和解復(fù)用原理,分析了渦旋光束經(jīng)叉形全息圖的衍射特性并利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行模擬,同時(shí)利用此特性對(duì)渦旋光束進(jìn)行解復(fù)用模擬。在對(duì)上述四個(gè)方面進(jìn)行分析和研究,經(jīng)理論與實(shí)驗(yàn)仿真后,提供了一種提升光通信容量的方法和思路。
[Abstract]:In recent decades, the rapid development of mobile communication technology, from 2G to the current 4G, the communication rate has increased hundreds of times, the current level of social information is still improving, the demand for communication capacity is also increasing. How to improve the communication capacity has become the focus of attention. Because the vortex beam is a beam with helical phase distribution, its expression has the phase factor exp (il 胃). Each photon in the beam carries the orbital angular momentum of l 畏, where l is called the topological charge number, and the vortex beam provides the division amplitude and frequency. A new degree of freedom outside the phase is orbital angular momentum and the number of orbital angular momentum of vortex beams is infinite theoretically. Therefore its application in optical communication can greatly improve the communication capacity. In this paper, the generation, measurement and application of vortex beam in optical communication are studied theoretically and experimentally. The main contents are as follows: firstly, the angular momentum of vortex beam is analyzed theoretically, four kinds of common vortex beam types are introduced, and several typical applications of vortex beam are discussed. Secondly, the principle of spiral phase plate method to generate vortex beam, the construction of experimental device and the experimental results of vortex beam with different topological charge numbers are introduced. The vortex beam with corresponding topological charge number is simulated by mathcad mathematical simulation software. At the same time, the generation principle of cross-shaped hologram is analyzed in detail and simulated. Thirdly, the topological charge number of vortex beam measured by inclined spherical lens is studied in theory and experiment. Finally, the theory of vortex beam multiplexing and demultiplexing is analyzed theoretically. The diffraction characteristics of vortex beam through the cross section hologram are analyzed and simulated by mathematical software. At the same time, the demultiplexing simulation of vortex beam is carried out. After analyzing and studying the above four aspects, a method and train of thought for improving the optical communication capacity are provided after theoretical and experimental simulation.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.1

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9 姚e，

本文編號(hào)：2172505