渦旋光束和柱狀矢量光束具有隨空間變化的波前相位分布和偏振分布,這些特性使得它們在光通信、量子糾纏、光鑷子、顯微技術、激光加工等領域具有巨大的應用前景。傳統(tǒng)的渦旋光束/矢量光束生成和檢測手段往往需要大量體光學元件,復雜的光學系統(tǒng)限制了它們的應用。表面等離激元可以將電磁波限制在亞波長的尺度上,這種在納米尺度操縱光波的能力使得表面等離子體器件成為光電、生物、化學等領域的研究熱點。本論文主要針對表面等離激元的耦合和傳輸特性,研究片上矢量渦旋光束的檢測或生成,探索對矢量光束進行操縱的表面等離子體器件的設計及應用。本論文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下:1.基于表面等離激元的干涉現(xiàn)象,提出了一種同時探測矢量渦旋光束自旋和軌道角動量的表面等離子體器件設計方案。已有的研究對矢量渦旋光束自旋和軌道角動量同時探測的討論十分有限。本論文所提出的結(jié)構(gòu)可以區(qū)分通信波段上拓撲電荷數(shù)|l|<3的矢量渦旋光束和標量渦旋光束。該結(jié)構(gòu)適用于整數(shù)階和非整數(shù)階軌道角動量光束的探測,拓撲電荷數(shù)可以根據(jù)干涉圖樣特征條紋位置直接讀出。此外,該結(jié)構(gòu)還具有非破壞性探測、設計靈活、較大的制造公差容忍度等優(yōu)點。2.借鑒體光學器件波帶片的原... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 矢量渦旋光束與高速光網(wǎng)絡
        1.1.2 矢量渦旋光束與量子糾纏
        1.1.3 矢量光束和渦旋光束的其他應用
    1.2 矢量光束和渦旋光束生成與檢測的研究現(xiàn)狀
    1.3 微納光器件生成渦旋光束和矢量光束的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 基于Metasurface的渦旋光束和矢量光束生成
        1.3.2 基于波導結(jié)構(gòu)的渦旋光束和矢量光束生成
        1.3.3 等離子體漩渦的生成與應用
    1.4 微納光器件檢測渦旋光束的研究現(xiàn)狀
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排
2 表面等離激元與渦旋光束理論基礎
    2.1 表面等離激元理論基礎
    2.2 渦旋光束理論基礎
        2.2.1 光的軌道角動量
        2.2.2 標量渦旋光束
        2.2.3 矢量渦旋光束
3 矢量渦旋光束近場探測器件的研究
    3.1 引言
    3.2 基于表面等離激元干涉的矢量渦旋光束檢測器件
        3.2.1 總體結(jié)構(gòu)設計
        3.2.2 軌道角動量檢測與平行縫隙設計
        3.2.3 自旋角動量檢測與V型縫隙設計
        3.2.4 討論與分析
    3.3 基于SPP平面內(nèi)波帶片的渦旋光束檢測器件
        3.3.1 基礎結(jié)構(gòu)設計
        3.3.2 討論與分析
        3.3.3 結(jié)構(gòu)改進及討論
    3.4 小結(jié)
4 基于表面等離激元平面內(nèi)全反射的角向偏振光束近場匯聚器件的研究
    4.1 引言
    4.2 非對稱金屬三層波導與SPP平面內(nèi)全反射
    4.3 角向偏振光束近場匯聚
    4.4 徑向偏振分量與角向偏振分量同時匯聚的研究
    4.5 基于平面內(nèi)全反射角向偏振光束透鏡的折射率傳感器
    4.6 小結(jié)
5 混合階龐加萊球上任意態(tài)光束生成的研究
    5.1 引言
    5.2 高階龐加萊球和混合階龐加萊球
    5.3 生成混合階龐加萊球上任意態(tài)光束的METASURFACE設計
    5.4 結(jié)果與討論
    5.5 小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 下一步擬進行的工作
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3193078