發(fā)布時間：2021-08-09 17:22

　　攜帶軌道角動量（Orbital Angular Momentum,OAM）的渦旋光束具有相位奇點且波前相位呈螺旋結(jié)構(gòu)分布。在OAM復(fù)用通信系統(tǒng)中因OAM模式之間具有正交性,則在同一波長上可實現(xiàn)OAM復(fù)用,使其在信息編碼,信息傳輸和數(shù)據(jù)存儲等方面有著廣泛的應(yīng)用。本文以O(shè)AM復(fù)用通信系統(tǒng)為背景,研究了多環(huán)渦旋光束的產(chǎn)生及其在大氣湍流中的傳輸特性,主要工作如下:1、介紹了常見的渦旋光束類型,并以典型的拉蓋爾-高斯光束為例,推導(dǎo)了正交疊加產(chǎn)生雙環(huán)及三環(huán)渦旋光束的光強和相位表達式,仿真分析了不同光源參數(shù)情況下多環(huán)渦旋光束的光強和相位分布特性,給出了多環(huán)渦旋光束的光強和相位分布隨著單個渦旋光束拓撲荷數(shù)改變時的變化規(guī)律。2、搭建了利用空間光調(diào)制器產(chǎn)生雙環(huán)渦旋光束的實驗平臺,實現(xiàn)了在同號和異號的拓撲荷數(shù)情況下雙環(huán)渦旋光束的產(chǎn)生,驗證了多環(huán)渦旋光束產(chǎn)生的合理性和有效性。3、理論研究了雙環(huán)渦旋光束的傳輸機理,并利用隨機相位屏模擬了大氣湍流介質(zhì),繼而研究了雙環(huán)渦旋光束在不同大氣湍流強度下傳輸后光強和相位分布的變化情況。研究結(jié)果表明:正交疊加后產(chǎn)生的多環(huán)渦旋光束是互相獨立的,其內(nèi)環(huán)為拓撲荷數(shù)絕對值最小的渦旋光... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

理想螺旋相位板[75]

西安理工大學碩士學位論文16圖2-6空間光調(diào)制器Fig.2-6SpatialLightModulatorSLM法屬于計算全息法的一種，它采用SLM代替了全息光柵，操作簡單便捷。將設(shè)計的全息圖直接加載到SLM上，利用光照射SLM便可得到渦旋光束。具體光路如圖2-7所示，He-Ne激光器發(fā)出的光束經(jīng)擴束器擴束后入射到加載全息光柵的SLM上，生成渦旋光束。偏振片空間光調(diào)制器光學相機計算機He-Ne激光器圖2-7SLM法產(chǎn)生渦旋光束的實驗裝置圖Fig.2-7ExperimentalsetupdiagramofvortexbeamgeneratedbySLMmethodSLM法相比較計算全息法的優(yōu)點是，通過改變輸入的信息，會產(chǎn)生不同樣式的全息圖，則會制備出不同的渦旋光束，應(yīng)用時非常方便快捷。SLM法相比較螺旋相位板法的優(yōu)點是成本較低，一個SPP只能產(chǎn)生種類比較少的渦旋光束，如需出現(xiàn)不同數(shù)值的渦旋光束，則需多個SPP，此時成本較大。利用SLM法產(chǎn)生的渦旋光束的質(zhì)量較好。2.3常見渦旋光束2.3.1拉蓋爾高斯光束拉蓋爾高斯光束是最典型的一種渦旋光束，其振幅表達式為[76]：22222222!122,,exp()!()()expexp21exp2llLGpRprrrErzLlpwzwzwzwzikrziplilzz(2-19)其中

西安理工大學碩士學位論文26SLM1準直擴束系統(tǒng)He-Ne激光器光束分析儀偏振分束器合束器偏振片2偏振片1SLM2圖3-3正交疊加產(chǎn)生雙環(huán)渦旋光束的實驗裝置Fig.3-3Experimentaldevicediagramforgeneratingdouble-ringvortexbeamsbyorthogonalsuperposition.實驗中使用的光束分析儀BeamGage由Ophir-Spiricon有限公司生產(chǎn)，它的型號為SP907，生產(chǎn)成本比較低。該光束分析儀的適用波長范圍為190~1100nm，像素數(shù)為2752*2192。具有高速度、高分辨率的特點，支持多場合多相機使用，支持網(wǎng)絡(luò)共享相機，具有多種日志方法的結(jié)果和數(shù)據(jù)日志記錄能力。光束分析儀的實物圖如圖3-4所示。圖3-4光束分析儀實物圖Fig.3-4Photographofbeamanalyzer正交疊加產(chǎn)生雙環(huán)渦旋光束的實驗中采用的SLM的型號為RL-R2-SLM，是一種純相位反射型SLM，液晶區(qū)域由1024*768個像素點組成，相位的調(diào)制范圍為0-2π，適合的波長范圍為400nm~700nm波段之間。SLM的實物圖如圖3-5所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]單粒子散射對拉蓋爾-高斯光束軌道角動量的影響[J]. 趙青松,郝士琦,張岱,宛雄豐.  光學學報. 2018(06)
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[3]利用少模光纖產(chǎn)生渦旋光的實驗[J]. 柯熙政,葛甜.  中國激光. 2017(11)
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[9]利用非傳統(tǒng)螺旋相位調(diào)控高階渦旋光束的拓撲結(jié)構(gòu)[J]. 王亞東,甘雪濤,俱沛,龐燕,袁林光,趙建林.  物理學報. 2015(03)
[10]部分相干光在大氣湍流中的光強閃爍效應(yīng)[J]. 柯熙政,張宇.  光學學報. 2015(01)

碩士論文
[1]大氣湍流信道中渦旋光束傳輸特性研究[D]. 劉正.太原理工大學 2018
[2]基于渦旋光束的自由空間光通信系統(tǒng)傳輸性能研究[D]. 徐燦.北京郵電大學 2015
[3]渦旋光束的特性研究[D]. 陳志婷.燕山大學 2013
[4]多渦旋光場干涉的分布傳輸特性分析[D]. 王文磊.山東師范大學 2013



本文編號：3332485